论地铁变电系统的构成和保护装置的选用

论地铁变电系统的构成和保护装置的选用

Summary：如今大型城市的地面交通压力急需地下交通分流，为此，本文深入探讨了地铁变电系统的构成与保护装置的选用，以期为地铁部门提供参考，确保地铁能够切实分担地面交通压力。Keys：地铁变电；系统构成；保护装置前言随着城市交通压力的不断增加，地铁的作用日渐显露，而其变电系统是维持地铁各项功能正常运转的基础。想要确保变电系统的平稳运行，就要先确保其保护装置能够发挥保护作用。因此，中国铁路部门的首要任务之一，就是筛选出性能更加强劲的保护装置，避免因变电系统而承受损失。一、地铁变电系统构成大部分地铁站点位于城市地下，是城市交通网络中的重要系统。有轨交通拥有独立的指挥中心、调度系统和运输系统，地面天气与城市路况很难对地铁系统产生影响，其具备快速、安全等特点，深受乘客青睐[1]。地铁的日常运行与安全性能的保障需要通讯、供电等多专业协作，也需要更高质量的变电系统为其提供硬件基础，地铁变电系统的构成具体如下：（一）电源地铁变电系统外部电源主要为变电系统的主变电所供电，其供电形式共有三种。其中，分散式供电形式即由一个外部电网电源为多条轨道交通供电，可以大幅度降低成本；集中式供电即一个外部电网电源为一条轨道交通供电；混合式供电形式则是对分散式与集中式的串换应用。国内大部分地区地铁使用的是集中供电[2]。（二）主变电所集中式供电形式背景下的城市电网会向地铁主变电所输入高压电源，并在降压后提供给其他构成部分。这种主变电所的进线电源分为两路主线与两路母线，母线可互为备用线路。（三）牵引供电系统该系统围绕牵引变电所搭建，所内有两组牵引整流机组，根据牵引变电所的容量不同，并列运行。其功能主要是将主变电所输出的电源转化为直流电，再经过牵引网馈出，最后成为列车用电。接触网或接触轨接受牵引变电所所提供的直流电时，可能会有两种方式，即单边供电与双边供电，所提供的电压值也分为两种，即DC1500V与DC750V。（四）SCADA系统即电力监控系统，该系统能够帮助OCC控制中心采集供电系统数据，有助于对电力的集中管理与调度，让工作人员能够实时控制整个电力系统。该系统通过遥控、摇信、遥测、摇调来监督并控制主要电气设备，从而管理整个地铁供电系统。二、安装保护装置的必要性（一）精准定位短路故障并自行修复排除供电的保护与控制是整个地铁变电系统的核心技术。高质量的保护装置能够大幅度提升地铁系统运行的稳定性，也能够将供电质量维持在标准线以上。保护装置能够及时且精准定位电路故障位置，并自动开展修复或排除工作，避免因局部短路造成变电系统故障或供电质量降低，还能够有效防止因电气参数波动而出现的跳闸现象，为供电系统的运行与地铁列车的安全提供保障[3]。（二）改善供电方案、提高运行效益瞬时性故障在电线路短路故障中的占比超过七成，这种故障在继电保护装置的运作下可以自行修复，并在自动重合闸装置的帮助下重合断路器开关，重新恢复供电，节省了大量的除障时间，对地铁的正常运营与经济效益都会产生较大的积极作用。三、地铁变电系统保护装置的选用（一）保护装置的工作原理当电力系统出现故障后，继电保护会对其展开检测与反应，判断故障的特点并定位故障位置与范围，这些信息都会被保护装置采集并作为后期动作的依据。继电保护装置还会统计故障位置的物理量与电气量变化，从而判断是自行切除故障还是进行异常状态报警。其具体步骤如下:第一步，保护装置会进行单元取样。借助电气隔离系统转变物理量信息为信号模式，并输入保障装置检测单元中；第二步，保护装置的测量部分会对比系统数值与单元取样信息，以此判断电力系统出现的故障，并进一步确定故障类型、位置、范围，再将相应信号输出；当信号输入进逻辑部分后，保护装置会分析信号特点与组合顺序，以此来了解需不需要开始动作，以及对那部分设备开展怎样的保护；最后，执行部分会以此为依据处理故障结果。（二）选用保护装置的原则地铁运行是一个十分庞大的系统，其内部结构十分复杂，为此，铁路部门在筛选保护装置时，必须遵守以下原则：可靠性所挑选出的保护装置必须具备可靠性，这是保护装置最基础的性能。可靠性分为可靠与安全两个特点。前者指地铁出现故障时保护装置的反应时间与定位精准度，后者是指保护装置有科学合理的动作，不能在没有故障时出现误操作[4]。选择性当变电系统出现故障后，保护装置应该有能力判断故障设备的自我保护功能是否生效，若未生效，保护装置才能关闭故障断路器的电闸，并将故障排除。当没有出现故障区域，或故障区域自我保护功能生效时，保护装置应该维持在正常监管状态，最大幅度降低潜在故障对整体供电的影响[5]。灵敏性灵敏性即保护装置的灵敏度，是指出现故障时保护装置的反映速度，其主要衡量依据为灵敏系数。四、地铁变电系统相对应的保护装置地铁变电系统的结构较为复杂，不同设备的特点也有所不同，工作人员要结合设备具体情况来选择不同的保护装置。微机保护装置选用时，要优先参考其测量、逻辑与执行三个部分。此外，地铁保护装置的选用要优先满足对保护性能的追求。主变电所110kV的主变压器应配置主变差动保护为主保护，变压器的差动保护主要是用来保护变压器内部、套管以及引出线上的相间短路，同时也可以保护单相层间短路和接地短路；根据变压器的内部故障还应装设瓦斯保护，瓦斯保护主要由瓦斯继电器、信号继电器、保护出口继电器等构成。主变电所的主变压器接受的电流为110kV的高压电流，因此主保护应为主变差动保护，其对变压器套管等位置的相间短路有很好的保护作用，还能够降低接地短路与层间短路造成的损失。此外，由于变压器内部配置有瓦斯继电器与保护出口继电器等部件，所以还应设置瓦斯保护。牵引混合降压变电所35kV进出线的保护装置应选用光线差动保护与零序过流保护[6]。保护装置的品牌可以选用西门子7SD61与7SJ63。整流变压器的保护装置应选用电流速断保护、零序过流保护与变压器温度保护等。保护装置的品牌可选用西门子7SJ63和整流器PLC装置。直流1500V进线应选用大电流脱扣与逆流保护，馈线还需要在大电流脱口的基础上增设过电流保护与di/dt+△I等保护，品牌可选用西门子保护DCP106装置。结语：综上所述，科学技术的加速发展为地铁变电系统提供了更多的高新技术。在这些技术的支持下，系统中各项设备的性能不断提升，功能不断增加，这就要求地铁部门在设计保护装置时要从更多的角度去考虑与筛选，如工作原理、功能、性价比等，制定最优采购计划，维持变电系统的日常运转，最大程度降低短路导致地铁瘫痪的概率，高效缓解交通压力。Reference[1]高阳.地铁变电系统的构成和保护装置的选用[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2016(01):289.[2]王敏.浅析地铁变电系统保护装置的选择性研究[J].智富时代,2015(09):187.[3]唐永群.分析地铁变电系统的构成和保护装置的选用[J].信息化建设,2015(06):109.[4]蒋淮申.地铁变电系统结构以及保护装置的选择研究[J].电子技术与软件工程,2015(03):251-252.[5]