高速铁路牵引变电所继电保护探讨

摘 要：随着我国经济社会的不断发展，对交通的要求也越来越高，其中高速铁路为了适应时代的发展也在不断提高自身的建设质量，通过创新引进新技术，逐渐满足了人们的日常出行混入交通运输的需求。但是高速铁路的发展带来的不仅仅是优势，还会出现一些新问题，特别是在高速铁路牵引变电所继电保护方案方面常常会出现管理不当设计不当的问题。本次研究针对此问题，提出了有关高速铁路馈线保护配置及保护整定中需要注意的问题，为高速铁路牵引变电所继电保护提出了完整的方案措施。

关键词：高速铁路；牵引供电系统；继电保护；全并联AT牵引网

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

电力铁路机车正常运行基础就是高速铁路的牵引供电系统的完善和稳定，高速铁路的牵引供电系统通过向机车不断输送电能，保证机车运行稳定，而保障高速铁路的牵引供电系统能够安全输送电能的基础就是继电保护，继电保护利用自身安全性、有效性的优势，在电力机车运行等各方面都可以体现出来，另外，当牵引供电系统出现部分损坏，不能正常运行的时候，供电系统的正常运行也可以通过继电保护来实现，总而促进整个高速铁路上电车的正常运输和行驶。高速铁路在长期的使用和运输当中，难免会出现系统损坏、电力运行不畅通的问题，对于牵引网来说，由于它受到受电弓与接触线滑动接触的取流方式及机械振动等原因的影响，非常容易出现机械事故，与电力系统相比故障率要大很多。另外我国牵引网在材料、制造工艺、安装及维护技术等方面与国外发达国家相比发展仍然不够完善，所以导致牵引网发生故障的几率比国外电气化铁路也高很多。对于牵引网的修复来说，利用常规的修复和保护方法无法满足其正常的需要，甚至在常规修复下，如果出现操作不当情况，很有可能会造成牵引网烧损乃至烧断、列车供电长时间中断等严重事故。在本次研究中，对此进行了分析和解决，以下为具体内容。

1 牵引供电系统

牵引供电系统的运行原理是在电力系统中，通过牵引变电将电力系统中的电能进行转变，转变过后再传送给牵引网，保证电力机车完成电力牵引，正常取电，得以正常运行。

1.1 牵引变电所、分区所、AT所

首先，牵引变电过程是需要经过牵引变电所进行电能转化的，其主要工作原理是高压电转化为低电压的交流电，再将这种交流电通过相应的电网传送给高速铁路上的接触网上，以此保证机车运行时所需的电能。但是作为单相负荷的牵引负荷，使用常规的接线变压器无法使单相负荷均匀地分配到电力系统三相中去，所以为了使单相负荷能够均匀分配，在进行牵引变电的时候要利用一些例如斯科特接线、阻抗匹配平衡接线等变压器进行工作。

1.2 牵引网

牵引网是一种较为复杂的多导线供电的回路，其主要是由馈电线、接触网、回流线组成的。牵引网的主要供电方式分为几种，其中包括：直接供电、带吸流变压器（BT）供电、自耦变压器（AT）供电和全并联AT供电方式等多种方式供电[1]。在这其中，BT供电现在已经不常使用了，主要是由于其无法做到对通信线路的防护，而且相对来说连接接触网的方式较为复杂和麻烦，导致机车的受流条件差。另外，其中较为简单便捷的供电方式为直接供电，由于它结构简单，所以在建设的时候胡成本较低，对节约成本有着较有效的作用。在这些供电方式中，应用作为广泛的就是自耦变压器（AT）供电和全并联AT供电方式，这两种供电方式具有较强的供电能力，这样不仅减少了牵引变电所的数量，还可以大量的节省建造牵引变电所的资金，促进相关资金的合理运用。

2 继电保护研究

2.1 线路保护研究

2.1.1 电力系统线路保护

现如今我国一般的各项运用电能的设备都是应用电压为220kV左右的线路，在高速铁路上所应用的是在220kV以上的电压，主要传播途径是光纤传播，并且通过它来进行线路电流差动保护。光纤电流差动保护具有选择性好、解决问题效果好的优势，对与解决保护区内的故障有着明显的效果。但是电流差动保护的进行是具有一定条件的，是必须要保证电力负荷在被保护线路的区域以外，这样才能够使牵引网进行差动保护工作的时候躲过最大负荷电流。

2.1.2 牵引网保护

高速铁路牵引网的保护是在普通铁路保护原理的基础上，进行相应的改造和创新，其主要包括距离保护、过电流保护、电流增量保护等。首先，对于距离保护来说主要是将负荷电流中的综合谐波含量进行自动调节以减少失误，是牵引网中的主要保护措施。其次对于过电流保护来说，其是通过综合谐波抑制和励磁涌流闭锁措施来进行保护牵引网。最后，电流增量保护对电流的变化幅度进行记录，并且根据具体数值将负荷电流和故障电流进行区分，从而对牵引网进行保护。

2.2 变压器保护研究

电力系统中最为重要的是变压器[2]，高速铁路的供电系统就是通过变压器来实现电流的转化的，从而促进高速铁路运行的稳定程度。如果变压器的继电保护工作不到位，就会直接影响供电的正常进行以及相关供电设备的安全。变压器的主保护使用的一直都是差动保护。变压器在进行工作的时候可能会出现两种故障，首先是正常工作或外部故障，在遇到此种故障的时候，变压器差流为零。其次是变压器内部故障，在遇到此种故障的时候，变压器差流不再为零。由此可见不平衡电流影响着差动保护的效果。为此，有许多国内外的学者对此都进行了研究和分析，也提出了一系列解决办法。

3 结束语

综上所述，促进我国高速铁路的正常运行和使用寿命，必须要在牵引变电所继电保护方面加大力度，其能够保证高速铁路在运行的时候，电力供电系统的正常运转。但是由于我国高速铁路发展时间短、发展速度快，相关保护技术跟不上发展速度，只能沿用普通铁路的保护原理和措施，不能有效地满足高速铁路牵引供电系统。所以，加强高速铁路牵引变电所继电保护方案的提出是如今促进高速铁路发展的重要措施。

参考文献：

[1]印同庆.高速铁路牵引变电所继电保护方案探讨[J].城市建设理论研究（電子版），2015（01）：3845-3846.

[2]贾宗帅.高速铁路牵引变电所继电保护方案探讨[J].建筑工程技术与设计，2016（21）：1881.

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