地鐵變電構(gòu)成與保護裝置選擇

高向龍

（深圳市地鐵集團有限公司運營總部）

摘要：地鐵近幾年在北上廣深一線城市發(fā)展迅速，成為人們出行首選交通工具。地鐵變電系統(tǒng)是讓地鐵安全、高效地運行的前提保障。變電系統(tǒng)在進行保護裝置的選擇方面均需要考慮相關(guān)的功能及性價比等因素，科學合理地選擇最佳的保護裝置。本文就地鐵變電系統(tǒng)構(gòu)成及保護裝置選擇方面進行探討，供參考。

關(guān)鍵詞：地鐵變電；系統(tǒng)構(gòu)成；保障裝置；選用

1.變電系統(tǒng)主要構(gòu)成

1.1外部電源。外部電源供電一般采取三種形式，即集中式供電、分散式供電和混合式供電。通常城市電網(wǎng)110kV引入兩同電源，至少一同電源是專線。目前應(yīng)用較多是集中供電方式。

1.2主變電所，主變電所在接受城市電網(wǎng)110 kV輸入之后經(jīng)降壓，為牽引變電所和降壓變電所提供合適的集中供電，一般是35 kV或10 kV，有時也會用橋型接線。

1.3牽引供電系統(tǒng)。牽引供電系統(tǒng)核心為牽引變電所，其主要根據(jù)其容量來設(shè)置兩組牽引整流機組的并列運行。將中壓環(huán)網(wǎng)交流電源做好變壓處理，整流成直流電源后然后通過牽引網(wǎng)反饋給列車進行使用。牽引變電所的接觸軌的供電方式主要有兩種方式，分別是單邊供電、雙邊供電。其直流牽引供電系統(tǒng)中電壓值包括DC750V和DC1500V兩種。？

1.4動力照明系統(tǒng)。動力照明系統(tǒng)主要的功能就是把35kV或10kV交流中的電壓降壓到220或者380V交流電壓，從而為除地鐵列車之外其他的一切用電設(shè)備來提供電能，比如事故、信號照明等。？

1.5雜散電流腐蝕防護系統(tǒng)的功能是減少因直流牽引供電引起的雜散電流，并防止其對外擴散。電力監(jiān)控系統(tǒng)的功能是實時對地鐵變電所、接觸網(wǎng)設(shè)備進行遠程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。在地鐵控制中心，該系統(tǒng)通過調(diào)度端、通信通道和變電所綜合自動化系統(tǒng)對主要的電氣設(shè)備進行四遙控制，以更加有助于實現(xiàn)對整個供電系統(tǒng)的運營調(diào)度和管理。

2.保護裝置的選用原則

地鐵變電系統(tǒng)的核心技術(shù)是供電控制和保護。保護裝置能在電路發(fā)生故障時第一時間檢測出故障并得到及時排除，從而避免列車運行時的電氣參數(shù)變化而引起誤跳閘。因此，在選擇保護裝置時須滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求。可靠性是前提保障，在保護裝置的保護范圍之內(nèi)只要有故障時及時動作，而在地鐵運行時就一定不能動作。動作性在故障發(fā)生時由故障設(shè)備或線路其自身的保護功能切除故障，當自身的保護裝置不動作時，相鄰設(shè)備線路保護或斷路器失靈保護才會動作各個設(shè)備的保護裝置應(yīng)遵循逐級配合的原則，以保證供電系統(tǒng)發(fā)生故障時有選擇性地切除故障，使得受故障影響的部分最小。

3、地鐵的變電系統(tǒng)保護裝置選用

3.1保護裝置工作原理

保護裝置的動作主要依據(jù)的是繼電保護在對電力系統(tǒng)故障進行檢測和反映后，積極對故障的特點和范圍作出判斷提供的相關(guān)信息。繼電保護裝置根據(jù)變化的物理量或電氣量有選擇性的將故障切除或進行相應(yīng)的設(shè)備異常狀態(tài)的警報。首先，單元取樣，電力系統(tǒng)通過電氣隔離將物理量轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｕ涎b置檢測單元所接受的信號。其次，測量部分將單元取樣提供的信息與系統(tǒng)設(shè)計的數(shù)值進行對比分析，從而判斷電力系統(tǒng)中是否存在故障以及存在故障的類型和范圍，并進行相應(yīng)的信號輸出工作。再者，邏輯部分接收到測量部分的信號，開始進行輸出信號的特點以及組合方式的順序的分析，從而有效判斷保護裝置是否需要動作，具體的要對電力系統(tǒng)的哪部分設(shè)備進行保護。最后是執(zhí)行部分的工作，執(zhí)行部分主要的作用是對故障處理結(jié)果負責，一般分為兩種：一種是聲、光信號繼電器，例如閃光信號燈等；另一種是斷路器操作的分閘線圈。對斷路器進行分閘作業(yè)。

3.2選用保護裝置的原則

地鐵運行系統(tǒng)較為復雜、龐大，因此選用保護裝置時應(yīng)堅持以下幾點：一是可靠性，可靠性是保護裝置最基本、最重要的性能，保護裝置的可靠性具體的來說主要包括安全性和信賴性。二是選擇性，保障非故障區(qū)域正常運行，將故障的影響降到最低限度。各個設(shè)備的保護裝置設(shè)置應(yīng)堅持逐級配合的原則，有選擇性的切除變電系統(tǒng)的故障。三是靈敏性，靈敏性也成為靈敏度，主要說的是變電系統(tǒng)發(fā)生故障時保護裝置能夠迅速做出反應(yīng)和動作，是通過一年校驗一次的靈敏系數(shù)來衡量的。四是速動性，保護裝置的速動性是指變電系統(tǒng)發(fā)生故障時能夠以最短的時間判斷并切除故障，縮小故障的影響范圍，減少故障損壞對地鐵造成的損失。

4.保護裝置的選用

在為變電系統(tǒng)選擇保護裝置時，我們就要結(jié)合上而的選用原則，參照保護裝置的工作原理，根據(jù)鐵路部門的實際情祝來選擇最適合自己的保護裝置。目前，我們深鐵用的系統(tǒng)，主要是ABB和常太兩個廠家生產(chǎn)的_據(jù)悉，ABB對待項目非常嚴格，對于每個使用ABB保護裝置的地鐵線路，在項目初期，前端銷售人員都會派固定人員跟蹤，及時將保護裝置使用的實際信息、客戶意見返同給ABB公司，使得公司內(nèi)部能及時交流，對用戶的意見做出反饋。

早在2001年，ABB就成為上海地鐵的設(shè)備供應(yīng)商，從1號線至6號線及浦東機場磁懸浮線路均有ABB不同設(shè)備在投入運行。這些設(shè)備經(jīng)過長達7年的運行，證明了設(shè)備質(zhì)量安全可靠，得到地鐵客戶的充分肯定。ABB 110 kV GIS由于設(shè)計緊湊、占地而積小、設(shè)備運輸單元己在工廠做好試驗、現(xiàn)場安裝時間短等優(yōu)點，能為地鐵公司節(jié)約寶貴的現(xiàn)場施工周期，己為上海地鐵客戶廣泛接受。設(shè)備維護周期長及運行可靠，也為客戶減少了大量設(shè)備維護工作及設(shè)備停運帶來的損失，最大程度地節(jié)約了運行費用。110 kV電力采用ABB全球制造的先進技術(shù)，使用精確計算程序，確保設(shè)備低損耗、低噪音、低溫升、高絕緣水平，同時具有極佳的抗短路能力，是深圳地鐵的首選設(shè)備。

5.結(jié)束語

地鐵變電系統(tǒng)是地鐵的動力系統(tǒng)，對于維持地鐵的安全運行起著極為重要的作用。因此，我們十分有必要對地鐵變電系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理進行細致的分析，選擇各項技術(shù)指標都符合要求的保護裝置，保障人們的正常出行，對人們的生命財產(chǎn)安全負責。

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