同相供電繼電保護方案淺究

摘要：根據同相供電繼電保護需要，進行同相供電繼電保護的方案研究。由于同相供電的系統是形成于異相供電系統上對同相供電設備的引入。同相供電的設備會使變電所的主接線結構發生變化，而變化后的保護還能適用于同相供電系統，對同相供電設備進行保護的研究工作。本文對同相供電研究的意義進行簡單的闡述，提出了同相供電繼電保護的方案，僅供參考。

關鍵詞：同相供電；繼電保護；保護方案

中圖分類號：U223.82文獻標識碼：A文章編號：1674-7712 (2014) 08-0000-01

同相繼電供電保護方案中取消了電分相環節，系統正常工作情況下牽引網全線貫通，用于繼電保護的斷路器裝置和保護整體配置和原有供電方式之間存在很大差別，需要采用新型的牽引供電系統保護配置方案，選擇同相繼電保護裝置方案，保證新型非牽引供電方式能夠安全可靠高效率的運行。

一、同相供電繼電保護研究的意義

我國電氣化鐵路通過牽引變電進行換相連接，實現三相不平衡的減少。隨著經濟的發展，電氣化鐵路對電能質量的指標要求也越來越高，也就對高速與重載運輸增加了很多要求。傳統供電的方式還有著電分相環節，在電力機車的過分相上要進行退級和斷電，通過慣性的分相環節，使列車速度受到影響，產生能量損失。對原來固定的補償裝置要做好諧波的處理，而無功補償的裝置要努力的處理好無功的問題，使功率因數得到增強。

負序是電氣化鐵路的電能質量問題，要實現電氣化鐵路的電能指標，使用傳統牽引的供電方式與電能質量的措施根本不可能滿足鐵路發展中的需要。要解決這些問題，就要研究出新的供電方式，在同相供電研究基礎上，加強同相供電繼電保護方案的研究，將電力系統和牽引供電系統實現隔離，有著獨立性的供電系統可以把電分相與負序及無功諧波問題完美的解決[1]。

同相供電繼電保護將電分相環節取消，使系統在正常的情況下完成牽引網的全線貫通，而繼電保護斷路器的設置與原有的供電方式有著明顯區別，當牽引系統出現故障時，電氣的特性發生變化，一定要提供新牽引的供電系統，才能進行保護配置，全面的研究同相供電繼電保護的方案，使新型的供電方式能夠得到安全的、可靠的運行。

二、同相供電繼電保護的方案分析

（一）供電保護配置的原則。變電所是電力電子器件組成的，脈沖封鎖的保護時間是級，而牽引網的常規時間在保護上要大于脈沖封鎖的時間，而交流器受到過流的保護，線路如果發生短路或者故障，那么，變電所進行的短路電流提供就會超過最大電流的承受能力，一定要采取措施，使變流器的機組實現短時間的封鎖脈沖，從而退出了運行。饋線不能進行故障電流的檢測，就會使故障的范圍出現擴大化[2]。變流器機組的牽引網出現短路或者故障時，變電所的出口母線要把電壓保持在實際工作所需要的電壓上，變流器通過對電流的控制，使工作保持在限流的模式上，當線路發生故障時，就可以利用饋線的保護進行切除[3]。短路點如果離變電所近，那么短路的電流一定很大，而變電所母線電壓就不能很好的進行變流器的維持工作，一定要進行封鎖脈沖，退出運行。可見，一旦線路發生故障，變流器就要退出運行，有時還會處于限流的模式。而牽引網保護和配置都要在變流器運行模式基礎上完成。

（二）供電保護的配置。自適應距離的保護：交流電的氣化線路，一般負荷電流大，而且供電的距離長，電流保護根本不能實現技術的要求，所以，可以進行距離保護，而距離保護的優點為以下幾個方面。

有著很高的靈敏度，阻抗Z=U/I可以反應在一般情況下，發生短路的電流和電壓值變化，而短路的故障會使電流增大，使電壓降低，使阻抗減小。一般保護范圍與選擇性也不再受到系統運行影響，而系統的運行發生改變，短路的電流與母線的電壓也會發生改變。對于距離保護來說，短路點到達保護的安裝點時，阻抗是受到短路到安裝的距離影響，而且阻抗大小并不受到系統的運行方式影響。相控整流的機車負荷在電流里有著奇次諧波，過電分相與空載投入都會產生勵磁涌流，電力機車可以設三次和五次的諧波，使諧波含量降低[4]。機車濾波的支路可以在實際的運行時決定是不是確定投入。

需要進行低壓啟動過電流的保護：按照研究需要，將變流器的脈沖封鎖和饋線斷路器的聯跳當成速斷的保護，而變電所主保護的范圍是變電所的出口。變流器的運行處于限流的模式，出口的電壓極低，可以使用低壓進行過流保護的啟動，成為變電所出口保護的措施。在分區所進行距離保護的設置，范圍在分區到變電所的距離內，一旦變流器處于恒流運行時，分區就可以進行距離的動作保護，而分區距離短路較遠時，變流器可以對大電流進行檢測，對變電所的出口及斷路器的聯動跳開。

（三）供電交直流交變電所的保護。變壓器的差動保護：我國變壓器的保護一般是電流差動的原理，低壓啟動的過電流保護：一般變壓器的保護會使用電流差動進行相關的保護，其中包括對瓦斯的保護。還要對短路與接地后備進行保護，變壓器的短路還要通過低電壓的啟動完成對電流的保護，而過電流的保護啟動也要合理躲開變壓器最大負荷的電流。低電壓的啟動也要實行過電流的保護和整定的原則，對啟動電流進行最大負荷電流的躲避與整定。對瓦斯的保護：一般電力的變壓器是通過變壓器油進行絕緣盒的冷卻介質。一旦變壓器的油箱發生故障，受到故障點電弧的影響，變壓器油與絕緣材料就會出現受熱分解的現象而產生出大量的氣體。對氣體排量與速度也要和變壓器故障產生直接的關聯，實現瓦斯的保護[5]。

三、結束語

綜上所述，在電氣化鐵道的供電基礎上，對供電系統和相關保護的方案進行分析。和同相供同對比，同相供電可以解決供電系統中關于負序與諧波等相關的電能質量問題，還能取消供電系統中過電分相的環節，同相供電繼電保護以理想的供電方式為鐵路實現高速和高質量的供電。經過研究和分析，對同相供電繼電保護方案進行一系列的闡述。

參考文獻：

[1]郭光榮.電力系統繼電保護[M].北京:高等教育出版社，2012.

[2]姚金雄，張濤，林榕.牽引供電系統負序電流和諧波對電力系統的影響及其補償措施[J].電網技術，2011(09):61-64.

[3]張秀峰，李群湛，呂曉琴.基于有源濾波器的V-V接同相供電系統[J].中國鐵道科學，2012(02):98-103.

[4]曾國宏，郝榮泰.基于有源濾波器和阻抗匹配平衡變壓器的同相牽引供電系統[J].鐵道學報，2012(03):155-156.

[5]趙偉，涂春鳴，羅安.適用于電氣化鐵路的單相注入式混合有源濾波器[J].中國電機工程學報，2012(21):51-52.

[作者簡介]曹磊（1982.08-），男，繼電保護維修及檢修，工程師，研究生，研究方向：電力系統自動化。