分析地鐵變電系統的構成和保護裝置的選用

唐永群

摘要：現階段，地鐵是我們生活中主要的工具，它為城市交通帶來便捷。在地鐵運行中，離不開變電系統的支持，它直接影響著地鐵是否能夠安全運營。本文著重從兩個方面來介紹地體的變電系統，第一是它的構成；第二是針對其的保護裝置的配置。

關鍵詞：軌道交通；變電系統；保護裝置

一、地鐵變電系統的概述

在地鐵中，地鐵變電系統是它的主要的組成部分，是屬于能源供給系統，可以給地鐵的運行提供能源動力即電能，保證地鐵能夠安全平穩的運行。地鐵變電系統主要包括以下五個部分：電力監控系統、外部電源、牽引供電系統、外主變電所以及動力照明系統。這五個部分雖然功能各不相同，但在實際的運行過程中中，都是相互影響，相互配合的。

城市軌道交通供電電源一般取自城市電網，通過城市電網一次電力系統和城市軌道交通供電系統實現輸送或變換，然后以適當的電壓等級供給城市軌道交通的各類用電設備。

城市軌道交通供電系統一般包括主變電所（或電源開閉所）、牽引供電系統、動力照明供電系統和電力監控系統。其中，牽引供電系統包括牽引變電所和牽引網，動力照明供電系統包括降壓變電所和動力照明配電系統。

城市軌道交通系統是一個重要的用電負荷，按規定應為一級負荷，即應由兩路獨立電源供電，當任何一路電源發生故障中斷供電時，另一路應能保證城市軌道交通重要負荷的全部用電需要。在城市軌道交通供電系統中，牽引用電負荷為一級負荷，而動力照明等用電負荷根據實際情況可分為一級、二級或三級負荷。城市軌道交通的外部電源供電方案應根據線網規劃和城市電網的具體情況進行規劃設計，而不應局限在某一條線路上。根據實際情況的不同，外部電源方案可分為集中供電方式、分散供電方式和混合供電方式。

二、地鐵變電系統的主要構成

（一）電力監控系統

電力監控系統主要是對供電系統進行管理和調度以及信息的采集和分析。通過遙控、遙感、遙測等功能對地鐵運行中的主要的電力設備進行實時的監督和控制，從而達到對整個供電系統的調度以及管理。主要的優點是可以實現實時的監控，并且能夠準確的遠程采集供電系統中重要組成部分的數據采集和控制。

（二）外部電源

常見的外部電源主要有以下三種供電形式：集中式、分散式以及混合式，他們都是外部城市電網電源主要是給主變電供電的。每種方式所起到的效果都不同，比如采用分散供電可以有效的節約主變電所的成本，混合式供電方式，主要是一部分用來集中供電，另一部分散供電。現階段，我國的供電模式主要采用的集中供電。

（三）牽引供電系統

牽引供電系統的核心部分是牽引變電所，主要是按照容量進行設置然后并列運行兩組牽引整流機組。變壓中壓環網的交流電源、整流直流電源然后經過牽引網絡將其提供給列車使用。牽引變電提供的供電方式有兩種，一種是單邊供電，另外一種是雙邊供電。有兩種不同的系統電壓值，DC1500V以及DC750V。

（四）主變電所

主變電所主要是指集中供電的方式，接受的電源為110KV的高壓電源，然后再對其進行降壓，將其處理成35KV或者10KV的中壓電源，然后提供給降壓變電所以及牽引變電所使用。主變電所一般擁有兩路進線的電源，同時還有互為備用的母線。

（五）動力照明系統

動力照明系統是需要將直接35KV以及10KV的直流電壓，降到照明需要的220V或則是380V的交流電壓，這是為了給地鐵意外的其他設備提供電能，比如信號燈、事故照明等。

三、地鐵變電系統保護裝置對于變電系統的重要意義

（一）有效的切除短路故障，保證變電系統正常運行

在地鐵的變電系統中，對于它的維護以及控制是非常重要的，在地鐵中配置專門的保護裝置有利于保證系統的正常運行，以及可以有效的提高供電質量。因為保護裝置不僅僅可以準確的檢測出電路故障進行檢修（改為：報警及跳閘保護設備），而且還可以實現在故障中保證電氣的正常參數（改為：在部分供電設備故障時投入應急供電模式保障供電可靠性），使得地鐵正常運行不發生因跳閘而出現的停運現象。

（二）將繼電保護以及自動重合閘裝置有效的進行組合利用，可以提高運行效率，改善供電方案。

據統計一般電線路發生的短路故障都是瞬間性的故障，具有自動消除的性質。也就是說能夠在繼電保護與重合閘裝置中實現自行消除故障，可以繼續正常的供電。有利于減少排除故障的時間，保證地鐵的正常運行。

四、地鐵變電系統的具體保護裝置

在地鐵變電系統中選用保護裝置應該根據設備的特性來選擇保護，不同的部分所需要的保護裝置都不同。對于微機繼電保護的保護，主要是對其測量部分、邏輯部分以及執行部分進行保護。同時在選用地鐵保護裝置時候，一定要考慮到其的保護性能。

（一）主變電所110KV的主變壓器的保護主要是配備主變差動保護，它主要是用來保護變壓器的內部、館陶以及引出線上的一些相間短路，同時還可以保護單向層間短路以及接地短路；同時還應該裝設瓦斯保護，它主要是安裝在變壓器油箱和油枕的連接管上。主要工作原理是當短路時，絕緣體周圍的變壓器油會發生分解變成氣體，并且在上升中由于壓力增大就會使得流向油枕出現變化，在油流作用下啟動瓦斯保護發出報警信號或切斷電源。

（二）牽引混合降壓變電所的35KV進出線應該對其配置線路光纖的差動保護、過流保護。一般是配置西門子7SD61、7SJ63繼電保護裝置。

（三）35KV整流變壓器應該配置電流速斷保護、過負荷保護、變壓器溫度保護等；整流器應該配置逆流保護、二極管、過電流、過電壓以及溫度等。這兩個系統的相關保護是有7SJ63以及PLC裝置來實現的。

（四）直流1500V進行應該配置大電流脫扣保護、低電壓保護、過電流保護、電流速斷保護等。對于這些功能選用西門子DCP106裝置來進行保護；對于全所設備的泄露保護選用西門子的DCP116進行保護。

五、結語

在地鐵的運行中，變電系統是非常重要的部分，它是地鐵得以正常運行的動力支持，所以一定要保證它的正常運作。所以在實際的操作過程中，一定要詳細的對它的工作原理進行分析，設置合適的保護裝置，保證地鐵的運營，從而保證人們的安全出行。endprint