重合閘在鐵路供電系統中的應用探究

摘 要：本文首先重點介紹了自動重合閘的定義和在鐵路供電系統中應用的基本要求，然后分析了自動重合閘的重要性，最后分析了自動重合閘的可行性，并以鐵路線路測試為例介紹了自動重合閘的應用。

關鍵詞：重合閘 鐵路 供電系統

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（c）-0116-01

近年來，隨著鐵路客運專線的建設與運營，鐵路逐漸向速度更快、載客量更大的方向發展，這相應的對鐵路供電系統的可靠性、安全性等要求越來越高。在鐵路供電系統中輸電線路的主要作用是傳輸電能和聯絡系統，而大多數輸電線路故障屬于瞬時性的故障，大量運行經驗證明，自動重合閘的廣泛運用能夠有效地提高供電系統的安全性、穩定性和可靠性。因此，對自動重合閘的研究具有十分重要的意義。

1 自動重合閘及其應用

1.1 自動重合閘裝置

自動重合閘是一種能夠按照實際需要將因故障而跳電的斷路器自動投入的自動裝置，屬于一種保護裝置，它能夠有效地提高供電系統的可靠性，降低停電損失，增大供電線路的送電容量。在電力系統中，自動重合閘一般分為三大類：單相自動重合閘、綜合重合閘和三相自動重合閘。在鐵路供電系統中，對自動重合閘裝置具有以下幾個基本要求。

（1）重合閘僅能重合一次。當鐵路供電線路發生永久性故障時，在線路短路器發生重合后，又因電流的保護作用而發生跳閘，此時自動重合閘裝置不可以在此進行動作合閘。

（2）自動重合閘裝置的動作要足夠快。自動重合閘裝置的動作時間足夠快時可以提高鐵路供電系統的穩定性與可靠性，同時減少停電的時間，又考慮到電壓中斷時間，就必須存在一定的時間讓斷路器和傳動機構能夠充分準備好重新合閘。一般的，自動重合閘的時間要求為0.5 s左右。

（3）在工作人員手動進行跳閘之后，或者當斷路器被工作人員手動合閘時，因供電線路發生故障，又立即發生動作跳閘，這時自動重合閘裝置不可以再次進行動作。

（4）只有當自動重合閘能根據實際情況自動恢復，并且不再需要工作人手動操作時，才可以確保進行自動重合閘的下一次動作。

（5）能夠在重合閘之前或重合閘之后加速繼電保護動作，同時具有接收外來閉鎖信號的作用。

1.2 自動重合閘的重要性

與城市配電網絡系統相比較，鐵路系統的電纜貫通線的供電半徑更大，供電區間一般長度為40～60 km，由于受地形條件等的限制，供電系統的跨度往往超過了60 km，有時達到100 km，由于復雜的地形、多變的氣候以及人為破壞等多方面因素，時常發生事故。鐵路供電電纜貫通線的供電負荷主要沿鐵路分布，其用電對象主要包括鐵路沿線的信號燈及其他電氣設備、沿線各廠工作，接入點多，負荷小，時常發生瞬時性故障。自動重合閘在供電系統中的作用可歸納為四點：第一，對于瞬時性的故障，能夠迅速的恢復供電，提高了供電系統供電的及時可靠性；第二，對于兩側的電源線路，能夠提高供電系統并列運行的穩定性，提高了供電線路的輸送容量；第三，能夠及時的糾正由于斷路器或者繼電保護誤動作而引起的誤跳閘；第四，可以節約投資。

以鐵路供電線路的故障為例分析，鐵路供電線路的短路故障可分為兩大類，即瞬時性故障與永久性故障。當發生瞬時性短路故障時，自動重合閘能夠有效地保證在第一時間供電，但與交流電系統保護不同，必須在直流斷路器重合閘之前進行線路的測試，確定供電發生的是永久性故障，從而允許直流斷路器進行重合閘。所以，自動重合閘的存在確保了直流牽引線保護的選擇性、可靠性和快速性的要求。

1.3 自動重合閘的應用

（1）自動重合閘的可行性。大量鐵路供電線路架空運行經驗說明，在輸電線路上切除非全相故障容易引起殘留電壓，然后對線路重合閘時會使殘留電壓過渡到另一個穩態電壓中，從而導致線路振蕩并產生過電壓，有時最大電壓達到穩態電壓的兩倍。如果不考慮切除線路引起的過電壓，重合閘過電壓的影響因素主要包括殘留電壓的大小和極性以及進行重合閘時，電源電壓相位角的大小。根據實際工作經驗和相關研究理論可知，電纜線路的長度、接地方式以及電抗器的聯接方式以及電源電壓的相位角等因素都影響到殘留電壓和穩態電壓值的大小。

此外，重合閘的過電流會對供電系統的電纜系統產生一定的影響。當發生單相短路時，與架空方式相比，供電系統的電纜線采用接地方式后，短路電流會增大很多倍，一旦發生永久故障就會對變壓器形成很大的電流沖擊。但是對電氣化的鐵路而言，電纜貫通線的負荷偏小，使用容量小的調壓器能夠降低短路電流的沖擊作用，同時還可以切除接地故障，滿足調壓器穩定性和主變的要求。

（2）在鐵路線路測試中的配合應用。目前在鐵路供電系統的實際運行中，自動重合閘的條件要求：一是要線路測試通過，而是重合閘設定值要大于重合閘失敗的次數。一方面在線路測試中，首先由電路饋線接收到合閘命令進行合閘，回路在這一瞬間將會注入短時脈沖給母線電壓，即將電壓通過電阻加到接觸網上，檢測短路現象，在手動模式或者在自動模式下連續檢測N次，每次檢測時間間隔為T秒，如果每次檢測結果都為短路，則認為發生永久性短路故障，重合閘裝置返回。非永久性的短路故障判斷條件是連續M次檢測到無短路，其中。參數N、T、M的值由系統裝置本身決定。

除了在鐵路中，軌道交通系統例如地鐵、輕軌等也常常發生這類事故，鐵路供電系統中重合閘的應用可與次緊密聯系。以北京某城際鐵路曾發生的事件為例，某日在工作人員發出合閘命令后，與此相應的虧嫌棄沒有發生動作，經檢修發現，線路檢測人員少拆除了一組地線，而將該地線拆除后，斷路器就立刻合閘成功。在這次事件中，回路的電阻不足1歐姆，達不到供電線路的檢測條件，防止了饋線開關在帶故障合閘后加速了跳閘，起到了一定的保護作用。

2 結語

隨著電力系統的日益發展，電力系統的復雜性越來越高，為此，必須要有完全的保障措施確保電力系統的安全，保障鐵路供電系統供電的安全性、穩定性與可靠性。自動重合閘作為電力系統中繼電保護裝置的一個重要組成部分，其對鐵路供電系統的安全、經濟運行等具有十分重要的作用，然而，自動重合閘也存在著一定的缺陷，即不考慮線路故障的類型，不論是瞬時性故障還是永久性故障，都直接進行合閘，具有一定的盲目性。因此，在鐵路供電系統中一定要科學合理的考慮自動重合閘的應用，同時注重與一些先進的重合閘相結合，例如微機式自適應重合閘等，進一步提高鐵路供電系統供電的可靠性與穩定性，不斷滿足鐵路快速發展相應的供電要求。

參考文獻

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