高速鐵路牽引變電所繼電保護探討

張增紅

摘 要：隨著我國經濟社會的不斷發展，對交通的要求也越來越高，其中高速鐵路為了適應時代的發展也在不斷提高自身的建設質量，通過創新引進新技術，逐漸滿足了人們的日常出行混入交通運輸的需求。但是高速鐵路的發展帶來的不僅僅是優勢，還會出現一些新問題，特別是在高速鐵路牽引變電所繼電保護方案方面常常會出現管理不當設計不當的問題。本次研究針對此問題，提出了有關高速鐵路饋線保護配置及保護整定中需要注意的問題，為高速鐵路牽引變電所繼電保護提出了完整的方案措施。

關鍵詞：高速鐵路；牽引供電系統；繼電保護；全并聯AT牽引網

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.137

電力鐵路機車正常運行基礎就是高速鐵路的牽引供電系統的完善和穩定，高速鐵路的牽引供電系統通過向機車不斷輸送電能，保證機車運行穩定，而保障高速鐵路的牽引供電系統能夠安全輸送電能的基礎就是繼電保護，繼電保護利用自身安全性、有效性的優勢，在電力機車運行等各方面都可以體現出來，另外，當牽引供電系統出現部分損壞，不能正常運行的時候，供電系統的正常運行也可以通過繼電保護來實現，總而促進整個高速鐵路上電車的正常運輸和行駛。高速鐵路在長期的使用和運輸當中，難免會出現系統損壞、電力運行不暢通的問題，對于牽引網來說，由于它受到受電弓與接觸線滑動接觸的取流方式及機械振動等原因的影響，非常容易出現機械事故，與電力系統相比故障率要大很多。另外我國牽引網在材料、制造工藝、安裝及維護技術等方面與國外發達國家相比發展仍然不夠完善，所以導致牽引網發生故障的幾率比國外電氣化鐵路也高很多。對于牽引網的修復來說，利用常規的修復和保護方法無法滿足其正常的需要，甚至在常規修復下，如果出現操作不當情況，很有可能會造成牽引網燒損乃至燒斷、列車供電長時間中斷等嚴重事故。在本次研究中，對此進行了分析和解決，以下為具體內容。

1 牽引供電系統

牽引供電系統的運行原理是在電力系統中，通過牽引變電將電力系統中的電能進行轉變，轉變過后再傳送給牽引網，保證電力機車完成電力牽引，正常取電，得以正常運行。

1.1 牽引變電所、分區所、AT所

首先，牽引變電過程是需要經過牽引變電所進行電能轉化的，其主要工作原理是高壓電轉化為低電壓的交流電，再將這種交流電通過相應的電網傳送給高速鐵路上的接觸網上，以此保證機車運行時所需的電能。但是作為單相負荷的牽引負荷，使用常規的接線變壓器無法使單相負荷均勻地分配到電力系統三相中去，所以為了使單相負荷能夠均勻分配，在進行牽引變電的時候要利用一些例如斯科特接線、阻抗匹配平衡接線等變壓器進行工作。

1.2 牽引網

牽引網是一種較為復雜的多導線供電的回路，其主要是由饋電線、接觸網、回流線組成的。牽引網的主要供電方式分為幾種，其中包括：直接供電、帶吸流變壓器（BT）供電、自耦變壓器（AT）供電和全并聯AT供電方式等多種方式供電[1]。在這其中，BT供電現在已經不常使用了，主要是由于其無法做到對通信線路的防護，而且相對來說連接接觸網的方式較為復雜和麻煩，導致機車的受流條件差。另外，其中較為簡單便捷的供電方式為直接供電，由于它結構簡單，所以在建設的時候胡成本較低，對節約成本有著較有效的作用。在這些供電方式中，應用作為廣泛的就是自耦變壓器（AT）供電和全并聯AT供電方式，這兩種供電方式具有較強的供電能力，這樣不僅減少了牽引變電所的數量，還可以大量的節省建造牽引變電所的資金，促進相關資金的合理運用。

2 繼電保護研究

2.1 線路保護研究

2.1.1 電力系統線路保護

現如今我國一般的各項運用電能的設備都是應用電壓為220kV左右的線路，在高速鐵路上所應用的是在220kV以上的電壓，主要傳播途徑是光纖傳播，并且通過它來進行線路電流差動保護。光纖電流差動保護具有選擇性好、解決問題效果好的優勢，對與解決保護區內的故障有著明顯的效果。但是電流差動保護的進行是具有一定條件的，是必須要保證電力負荷在被保護線路的區域以外，這樣才能夠使牽引網進行差動保護工作的時候躲過最大負荷電流。

2.1.2 牽引網保護

高速鐵路牽引網的保護是在普通鐵路保護原理的基礎上，進行相應的改造和創新，其主要包括距離保護、過電流保護、電流增量保護等。首先，對于距離保護來說主要是將負荷電流中的綜合諧波含量進行自動調節以減少失誤，是牽引網中的主要保護措施。其次對于過電流保護來說，其是通過綜合諧波抑制和勵磁涌流閉鎖措施來進行保護牽引網。最后，電流增量保護對電流的變化幅度進行記錄，并且根據具體數值將負荷電流和故障電流進行區分，從而對牽引網進行保護。

2.2 變壓器保護研究

電力系統中最為重要的是變壓器[2]，高速鐵路的供電系統就是通過變壓器來實現電流的轉化的，從而促進高速鐵路運行的穩定程度。如果變壓器的繼電保護工作不到位，就會直接影響供電的正常進行以及相關供電設備的安全。變壓器的主保護使用的一直都是差動保護。變壓器在進行工作的時候可能會出現兩種故障，首先是正常工作或外部故障，在遇到此種故障的時候，變壓器差流為零。其次是變壓器內部故障，在遇到此種故障的時候，變壓器差流不再為零。由此可見不平衡電流影響著差動保護的效果。為此，有許多國內外的學者對此都進行了研究和分析，也提出了一系列解決辦法。

3 結束語

綜上所述，促進我國高速鐵路的正常運行和使用壽命，必須要在牽引變電所繼電保護方面加大力度，其能夠保證高速鐵路在運行的時候，電力供電系統的正常運轉。但是由于我國高速鐵路發展時間短、發展速度快，相關保護技術跟不上發展速度，只能沿用普通鐵路的保護原理和措施，不能有效地滿足高速鐵路牽引供電系統。所以，加強高速鐵路牽引變電所繼電保護方案的提出是如今促進高速鐵路發展的重要措施。

參考文獻：

[1]印同慶.高速鐵路牽引變電所繼電保護方案探討[J].城市建設理論研究（電子版），2015（01）：3845-3846.

[2]賈宗帥.高速鐵路牽引變電所繼電保護方案探討[J].建筑工程技術與設計，2016（21）：1881.