高速鐵路雙邊供電繼電保護方案研究

石家莊鐵路職業(yè)技工學校　　劉興輝

高速鐵路雙邊供電繼電保護方案研究

石家莊鐵路職業(yè)技工學校劉興輝

目前，我國高速鐵路處在大規(guī)模建設時期。高速鐵路的建成和通車將大幅度提高我國的交通運輸能力。近幾年的實際運營中，各大列車速度的提高，供電系統(tǒng)成為現(xiàn)階段提速的重要環(huán)節(jié)，對列車的安全措施和行車環(huán)境的改善有著重要影響。供電系統(tǒng)的供電能力和水平的高低直接影響列車的運行質(zhì)量。越來越高的運營速度對供電繼電系統(tǒng)的安全可靠有了更高要求。對影響整個交通運行的供電繼電系統(tǒng)采取有效合理的保護成為鐵路現(xiàn)代化的重要內(nèi)容。

高速鐵路 雙邊供電 保護配置 供電繼電

高速鐵路列車運行速度高、行車密度大、列車牽引功率大，要求牽引供電系統(tǒng)有很高的供電能力以及提高列車再生制動的性能，因而出現(xiàn)雙邊供電繼電保護方案的相關研究。雙邊供電與AT供電技術相結(jié)合，能更好地改善供電質(zhì)量，提高列車的供電能力。雙邊AT供電方式下牽引網(wǎng)所承受的負荷均衡性更強，相對于單邊供電，雙邊供電能減少線路對通信的干擾，使運營更加穩(wěn)定安全，減少鐵路的預算成本，節(jié)約能源。

解決雙邊供電方式下供電系統(tǒng)繼電保護方案的問題，對高速鐵路的運營和國家的交通便民化具有現(xiàn)實和經(jīng)濟意義。

目前，世界上多個國家都采取AT（ATpostforelectrictrac-tion）電力牽引的供電方式，AT所在電力牽引網(wǎng)中增設的正饋線和并聯(lián)自禍變壓器能將供電中的電壓提高一倍，從而使牽引網(wǎng)的承載電流能力增加。AT牽引網(wǎng)的供電方式不僅是電氣化鐵路減輕通信線路干擾影響的有效措施之一，而且對牽引網(wǎng)供電系統(tǒng)有非常好的經(jīng)濟技術指標措施支持。AT電力牽引系統(tǒng)和雙邊供電系統(tǒng)完美結(jié)合，能發(fā)揮其最高的供電能力，被眾多準備發(fā)展成電氣化鐵路的國家研究并采用。我國關于這方面的研究重點主要是雙邊供電方案的實施方面，關于雙邊供電方式的繼電保護研究相對較少。由于雙邊供電是露天設置，沒有備用，線路上的負荷隨著電力機車的運行而沿接觸線移動和變化，所以前期的施工工作一定要嚴謹，對施工人員的要求會變高。工作人員不僅要保證電力機車在線路上安全，還要盡可能地節(jié)省投資、結(jié)構盡量簡單便于施工，更利于以后的維修。由于高速鐵路的地址位置不同，受環(huán)境因素的直接影響，牽引供電系統(tǒng)繼電保護各具特色。本文簡要介紹幾種牽引供電系統(tǒng)繼電保護技術的概況和我國高速鐵路牽引供電系統(tǒng)繼電保護。

一、牽引變壓器的保護

我國各地高速鐵路牽引變壓器的保護配置大體相同，主要配置差動保護、低壓啟動的過電流保護、過負荷信號保護、碰殼保護及瓦斯保護，同時對中性點接地變壓器設置了零序過電流保護。一些發(fā)達國家的高速鐵路牽引變壓器一般裝設有差動保護、過負荷保護、過電流保護、失壓保護等電量保護，以及瓦斯保護、壓力保護、過熱保護等非電量保護。相比較而言，我國在繼電保護研究方面不及一些發(fā)達國家。

二、饋線保護

我國廣深高速鐵路和哈大線的接觸網(wǎng)使用微機饋線保護裝置，這種裝置主要的保護配置是：組合特性的兩段阻抗保護、電流速斷保護、過電流后備保護、斷電器失靈保護、反負荷電流的接觸導線溫度保護及自動復合閘裝置等。日本新干線的饋線保護一般由距離保護和電流增加保護兩重保護組成。在日本，高速機動車普遍采用距離保護的微型距離保護繼電器，其特征是能通過諧波的含量自動變換保護范圍。我國電氣化鐵路目前主要基于微型繼電保護系統(tǒng)原理的研究和在運行中實際應用，由此開展適合我國地理環(huán)境的電氣化鐵道牽引網(wǎng)供電系統(tǒng)饋線保護方案，即三段距離保護和電流速斷保護為主要保護，低電壓啟動采用過電流保護和電流增量保護為后備保護。

當供電系統(tǒng)中的電力元件或者電力系統(tǒng)本身發(fā)生故障危及電力系統(tǒng)安全運行時，在可能實現(xiàn)的最短時間和最小區(qū)域內(nèi)，系統(tǒng)會自動將故障設備從系統(tǒng)中切除，并向值班人員準確及時地發(fā)出警告和求助信號。當遇到不可抗拒的因素和自然災難需要緊急停車時，系統(tǒng)可以直接向其控制的斷路器發(fā)出跳閘命令和終止列車運行的命令，并在突發(fā)事件結(jié)束時快速恢復正常運行，從而實現(xiàn)自動化措施。

三、不同運行方式下的保護切換

在全并聯(lián)AT雙邊供電方式下，根據(jù)牽引網(wǎng)發(fā)生永久性故障不同，牽引網(wǎng)各饋線斷路器狀態(tài)決定了牽引網(wǎng)的運行方式，保護自動切換到相應的整定方案。例如，A供電臂不同位置發(fā)生永久性故障時，牽引網(wǎng)運行方式有以下幾種。①上行故障：101、104、302處于分位；102、103、305處于合位。系統(tǒng)處于上行斷電下行AT雙邊供電的單線AT雙邊供電方式。②下行故障：102、103、301處于分位；101、104、302、305處于合位。供電系統(tǒng)處于下行斷電上行AT雙邊電的單線AT雙邊供電方式。③AT所母線故障：103、104、305處于分位；101、102、301、302處于合位。系統(tǒng)處于AT所AT解列分區(qū)所AT牽引網(wǎng)并聯(lián)的單邊供電方式。④分區(qū)所母線故障：301、302、305處于分位；101、102、103、104處于合位。系統(tǒng)處于分區(qū)所AT所AT并聯(lián)的單邊供電方式。

因此，相關人員可根據(jù)重合閘后斷路器的狀態(tài)區(qū)別牽引網(wǎng)的供電方式，并用此方法對應不同的供電模式，為供電系統(tǒng)保護切換至不同的保護方案，以提高雙邊供電繼電保護的可靠性和安全性。

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ISSN2095-6711/Z01-2016-11-0233

劉興輝（1984—），女， 河北省石家莊市人，本科，主要研究方向：中等職業(yè)教育、電氣化鐵道供電