鐵路牽引供電系統(tǒng)饋線保護(hù)分析

張芙蓉

【摘 ?要】現(xiàn)代社會(huì)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，區(qū)域之間的經(jīng)濟(jì)、文化等交流變得日益頻繁。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動(dòng)了交通事業(yè)的發(fā)展，而鐵路無疑是交通體系中的重中之重。鐵路運(yùn)載量大，運(yùn)輸速度快，運(yùn)輸效率高。鐵路牽引供電系統(tǒng)的供電能力問題關(guān)系高速鐵路運(yùn)營(yíng)的安全性和穩(wěn)定性，如何做好饋線保護(hù)是現(xiàn)階段必須考慮的一個(gè)重要問題。

【關(guān)鍵詞】鐵路;牽引供電系統(tǒng);饋線保護(hù)

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，促進(jìn)了交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，使得鐵路在人流、物流運(yùn)輸方面的功能和作用得到了較好的發(fā)揮。在分析鐵路牽引供電系統(tǒng)饋線保護(hù)問題過程中，本文借助實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)信息，對(duì)饋線保護(hù)問題進(jìn)行了探討，以滿足鐵路牽引供電系統(tǒng)饋線保護(hù)的實(shí)際需要。

1鐵路牽引供電系統(tǒng)簡(jiǎn)介

牽引供電系統(tǒng)是保證鐵路穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的重要組成部分，由牽引變電所、牽引網(wǎng)、接觸網(wǎng)及電力系統(tǒng)等組成，主要是將電力系統(tǒng)110KV三相交流電轉(zhuǎn)化為27.5KV或55KV單相電后傳輸給接觸網(wǎng)，以滿足鐵路對(duì)電能的需要。目前，鐵路牽引供電系統(tǒng)的供電方式主要分為直接供電、吸流變壓器供電、AT供電、同軸電纜供電和直供加回流線供電。這些供電方式各有優(yōu)點(diǎn)，但也存在一定的局限性。直接供電方式電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投入的設(shè)備較少，但易產(chǎn)生較為強(qiáng)大的磁場(chǎng)，會(huì)對(duì)附近的傳輸信號(hào)產(chǎn)生較大的干擾;吸流變壓器供電方式具有較好的防干擾作用，但會(huì)導(dǎo)致接觸網(wǎng)的工作量增加，并且發(fā)生事故的幾率較高;AT供電方式較為靈活，有利于高速、大功率電力機(jī)車運(yùn)行，但是運(yùn)行和維修的費(fèi)用較高;同軸電纜供電方式的供電距離較遠(yuǎn)，不會(huì)對(duì)周圍通信線路產(chǎn)生干擾，但是造價(jià)高、投資大;而直供加回流線供電方式干擾較小、投資少，且維修較為方便。

2鐵路牽引供電系統(tǒng)饋線存在的問題

2.1牽引網(wǎng)導(dǎo)線短路故障

牽引網(wǎng)導(dǎo)線短路故障問題對(duì)于鐵路牽引供電系統(tǒng)的供電能力有著較大的影響，關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。從現(xiàn)階段鐵路牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)行情況來看，該故障主要包括F-R短路、T-F短路和T-R短路。短路故障問題的產(chǎn)生，主要受絕緣子影響。絕緣子在牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行過程中，受到外部環(huán)境影響較大，易導(dǎo)致電弧短路，從而影響設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。同時(shí)，短路故障發(fā)生后若得不到及時(shí)解決，就會(huì)給牽引供電系統(tǒng)周圍線路和設(shè)備帶來不利影響，尤其是嚴(yán)重影響鐵路運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

2.2牽引網(wǎng)斷線接地故障

斷線故障也是鐵路牽引供電系統(tǒng)常見問題。斷線故障主要包含正饋線斷線和接觸網(wǎng)斷線，其中正饋線斷線的發(fā)生幾率較高。正饋線斷線包括了電源側(cè)懸空、非電源側(cè)懸空接地故障。牽引網(wǎng)斷線接地故障可能造成供電系統(tǒng)無法進(jìn)行正常的供電，導(dǎo)致高速鐵路牽引供電系統(tǒng)無法正常工作，給鐵路運(yùn)行帶來不利影響。由于牽引網(wǎng)斷線故障發(fā)生幾率較高，因此在維護(hù)過程中就需加強(qiáng)檢修和維護(hù)的次數(shù)，并做好時(shí)間方面的安排。

2.3異相短路故障

鐵路牽引供電系統(tǒng)主要以單相供電方式為主，而電力供電系統(tǒng)則采取了三相方式進(jìn)行供電，目的在于保證電力機(jī)車能可靠地獲取電能供應(yīng)，因此在采用三相方式供電過程中就要使單相電和三相電對(duì)應(yīng)。針對(duì)這種情況，鐵路牽引供電系統(tǒng)需要在一定距離設(shè)置一個(gè)分相段，從而保證電能的可靠供應(yīng);同時(shí)，在無法進(jìn)行供電的區(qū)域設(shè)置分相絕緣器，對(duì)電流進(jìn)行隔離處理。為此，鐵路運(yùn)行過程中，在車輛通過分相區(qū)域時(shí)需人為操作使電流能可靠供應(yīng)，一旦出現(xiàn)人員操作失誤就導(dǎo)致異相短路故障的發(fā)生。結(jié)合上述分析來看，鐵路牽引供電系統(tǒng)饋線問題主要表現(xiàn)在牽引網(wǎng)導(dǎo)線短路故障、斷線接地故障、異相短路故障等，這些故障問題給鐵路牽引供電系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行帶來了較大的阻礙，必須針對(duì)于實(shí)際問題做好分析，從而切實(shí)、有效地解決。

3鐵路牽引供電系統(tǒng)饋線保護(hù)方式

3.1電流速斷保護(hù)

鐵路牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行過程中，近端故障發(fā)生后，通過電流速斷保護(hù)措施能較好地得以解決，從而保證系統(tǒng)處于一個(gè)較為穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。此外，在鐵路牽引供電系統(tǒng)保護(hù)過程中，可根據(jù)部分線路情況，設(shè)置相應(yīng)的諧波自適應(yīng)功能，以滿足系統(tǒng)安全運(yùn)行的需要。

3.2距離保護(hù)

這是保護(hù)方式是牽引網(wǎng)的主要保護(hù)方式。距離保護(hù)能夠同時(shí)反應(yīng)線路發(fā)生故障時(shí)電流和電壓的變化，如果利用方向阻抗繼電保護(hù)器，還可以反應(yīng)相角的狀態(tài)變化，是一種高靈敏度的保護(hù)方式。根據(jù)短路點(diǎn)的設(shè)置情況，要合理設(shè)置該點(diǎn)到保護(hù)安裝處的阻抗，因此，這一方法又可以同時(shí)反映線路的短路現(xiàn)象。這種保護(hù)裝置主要利用的是阻抗繼電器，這種繼電器能夠隨著阻抗的變化而動(dòng)作。一般情況下，距離保護(hù)的范圍隨著牽引網(wǎng)的最小阻抗變化，當(dāng)前最常用的是四邊形阻抗特性繼電器。

3.3過流保護(hù)

由于車輛的負(fù)荷電流會(huì)隨著行駛的情況發(fā)生變化，因此，電流一般不會(huì)出現(xiàn)恒定值，而是在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行波動(dòng)，一旦電流超過限定的范圍，這個(gè)故障的電流將會(huì)一直存在，直到故障解除。所以，可以根據(jù)電流的持續(xù)情況來鑒別系統(tǒng)的故障，一般過流保護(hù)的方式呈現(xiàn)階梯狀。過流保護(hù)這種方式的時(shí)間和電流的大小具有一定的聯(lián)系，保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間長(zhǎng)度隨著電流的增加而減少，二者之間存在一定的曲線關(guān)系，這種保護(hù)方式一般能夠?qū)⑷康木€路進(jìn)行保護(hù)，一般將這種方式作為系統(tǒng)饋線的備用保護(hù)方式，在使用這種方式時(shí)，要注意不能超過最大的電流負(fù)荷。

3.4自動(dòng)重合閘

如果在系統(tǒng)中設(shè)置重合閘命令，一旦系統(tǒng)的饋線之間瞬間性故障發(fā)生，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出重合閘的命令，保證一定的重合閘時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)的安全;一旦系統(tǒng)發(fā)生了永久性故障，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)重合閘，通過部分電路阻抗段和過電流的保護(hù)，將故障路段而定線路自動(dòng)切除。系統(tǒng)中還要設(shè)置可供重合閘進(jìn)行靈活充電的時(shí)間，以此來確保人工進(jìn)行合閘的安全。如果重合閘沒有成功，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將手動(dòng)合閘功能封鎖。自動(dòng)重合閘還包括延遲和快速兩種方式。

快速自動(dòng)重合閘。這種方式的原理是：如果系統(tǒng)的自動(dòng)重合閘的功能開啟，饋線發(fā)生故障就會(huì)將故障的檢測(cè)和快速自動(dòng)重合閘的執(zhí)行功能同時(shí)開放，并分別具有一定的周期。一旦系統(tǒng)在制定的周期內(nèi)有跳閘命令發(fā)出，那么，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)進(jìn)入到延時(shí)等待的狀態(tài)。如果在延時(shí)等待階段順利完成，就說明系統(tǒng)在保護(hù)跳閘的功能已經(jīng)完成，斷路器就會(huì)重新發(fā)出合閘指示，復(fù)原到最初的計(jì)時(shí)狀態(tài)，這一階段也順利完成，就意味著整個(gè)動(dòng)作已經(jīng)完成，系統(tǒng)又進(jìn)入到新一輪的循環(huán)。

延遲自動(dòng)重合閘。快速自動(dòng)重合閘命令的執(zhí)行時(shí)間內(nèi)，如果故障沒有解除，系統(tǒng)就會(huì)將原來的復(fù)原倒計(jì)時(shí)取消，發(fā)出跳閘命令而進(jìn)入合閘倒計(jì)時(shí)狀態(tài)，計(jì)時(shí)結(jié)束后系統(tǒng)就會(huì)重新進(jìn)行一次合閘動(dòng)作。合閘延遲動(dòng)作的指示發(fā)出后，系統(tǒng)又進(jìn)入復(fù)原的倒計(jì)時(shí)狀態(tài)，在該狀態(tài)系統(tǒng)故障如果解除，那么此次循環(huán)結(jié)束，如果失敗，就發(fā)出合閘失敗的指示。

3.5電流增量保護(hù)

距離保護(hù)的方式適合在牽引網(wǎng)發(fā)生故障的時(shí)候使用，但是，系統(tǒng)一旦發(fā)生高阻抗接地的故障，距離保護(hù)的方式就不能正常使用，因?yàn)槠渥杩雇ǔ?huì)比正常情況下高出幾十倍，這時(shí)候就可以使用電流增量保護(hù)的方式，這種保護(hù)的原理是：利用鐵路的大電感，通過短時(shí)間內(nèi)的電流的增量差異來形成正常或故障情況下的饋線保護(hù)的方式。

4結(jié)語

鐵路牽引供電系統(tǒng)饋線保護(hù)問題關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，對(duì)于鐵路運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展有著巨大的影響，在實(shí)際工作過程中必須對(duì)相關(guān)問題予以重視。高速鐵路牽引供電系統(tǒng)饋線保護(hù)工作，要針對(duì)現(xiàn)有問題做好分析，加強(qiáng)技術(shù)更新，提升系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性，以滿足鐵路牽引供電系統(tǒng)饋線保護(hù)的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]余永勝.鐵路牽引供電系統(tǒng)饋線保護(hù)分析[J].江西建材，2017（8）.

[2]王志坤.鐵路牽引供電系統(tǒng)饋線保護(hù)問題分析[J].電工技術(shù)，2017（11）：104-105.

（作者單位：大秦鐵路股份有限公司大同西供電段）