談高速鐵路牽引供電系統饋線保護分析

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摘要:本文簡單概述了高速鐵路牽引供系統的原理，同時分析了牽引供電系統的饋線常見問題，最后總結了牽引供電系統饋線保護的方式，旨在不斷深入研究饋線系統的保護，增強牽引供電系統的穩定性。

關鍵詞:高速鐵路；牽引供電系統饋線；保護分析

1高速鐵路牽引供電系統的概述

1．1電氣化鐵路牽引供電系統分析通常情況下，這種牽引供電系統包括牽引網、牽引變電所和電力機動車三個部分。一般電力系統向該系統提供三相交流電，再由變電所將該三相交流電轉換成單相交流電，最后由牽引網向車輛供電1．2變壓器的接線情況高速鐵路的變壓器要適應單相且變化迅速的負荷情況，就要具備良好的性能，通常變壓器具有電容量大、消耗小、負荷強的特點，常用的接線方式有單相、三相、三相－兩相幾種。單相的接線方式的變壓器的接線簡單，容量利用率極高，因此需要的出資金投入較少，但是會對電力系統造成很大的影響，對變電所和接觸網的供電也存在隱患。三相接線的方式能夠供應變電所的用電，同時能夠適應不平衡的牽引供電，但是不能實現容量的充分利用。三相－兩相的接線方式能夠實現容量的100%利用，但是接線較為復雜，需要的設備數量多，還有可能產生電位漂移的情況，因此需要較大的資金投入。1．3牽引供電系統的供電方式常見的供電方式有直接供電、自耦變壓器供電、吸流變壓器供電和同軸電纜供電幾種方式，當前，我國最常用的是AT(自耦變壓供電)方式，也有部分選用直接供電與自耦變壓供電結合的方式。直接供電就是利用接觸網和鋼軌構成電氣回路，沒有其他的防干擾措施，這種方式線路簡單，能量損耗小，但是會使鋼軌中的部分電流對周圍其他的通訊設備造成影響，為了減少這種危害，通常會在自流回路上加回流線，減少電流流失。自耦變壓供電能夠提供大功率的車輛供電，還能防止對通訊線路的干擾。這種供電方式的電壓損失較小，阻抗小，能夠為長距離的線路供電。1．4AT供電方式的優點這種供電方式的牽引網電壓比額定電壓高一倍，將正饋線并入的設計時阻抗有效降低，因此，在同一條件下所損失的電能也會比其他兩種方式少;同時，AT供電方式的供電距離比其他方式高出約2倍，能夠在大功率的情況下正常供電，有效節約了變電所的投資;另外，這種方式中正饋線與接觸網采用并行的方式，因此，交變磁場能夠保持平衡，對周圍的通信設備的干擾較小，同時也便于后期的檢測與維修。

2高速鐵路牽引供電系統饋線故障問題

2．1牽引網導線短路故障這種故障包括F－R短路、T－F短路、T－R短路三種。導線的短路故障一般是由于絕緣子受到環境因素的影響造成的。絕緣子長期受到空氣中的灰塵污染，絕緣性能不斷降低，就會導致線路發生短路故障，通常的情況下是瞬時的電弧短路，但是如果沒有對該故障進行及時處理，短路故障部分就會影響周圍的線路和設備，最壞的情況就是發生永久性的故障，這樣將帶來巨大的安全問題和財產損失。2．2牽引網的斷線接地故障牽引網的斷線故障主要分為正饋線斷線和接觸斷線兩種，相比之下，正饋線斷線是最常發生的故障情況。正饋線斷線問題又包括電源側懸空時、非點源側接地故障和非電源側懸空時、電源測接地故障兩種。2．3異相短路故障通常的高速鐵路選用單項供電的方式，但是，電力供電系統是采用的三相方式供電，為了使二者相對應，一般會每個一定的距離設置一個分相段，對相鄰兩個分相段之間提供不同的兩相供電。在不能供電的區域采用分相絕緣器，將不同相位的電流隔離。因此，當車輛通過分相區時，就需要進行一系列的人工操作，由于人為因素的不穩定，就容易發生異相短路的故障問題。

3高速鐵路牽引供電系統饋線保護方式

3．1電流速斷保護這種保護方式一般在近端故障發生時使用，也可以作為自適應距離保護的備用方式。系統因為具有二次諧波封鎖功能，因此當車輛變壓器發生勵磁涌流時可以有良好的保護效果，在線路重負荷的部分可以相應的選擇諧波自適應的功能。3．2距離保護這是保護方式是牽引網的主要保護方式。距離保護能夠同時反應線路發生故障時電流和電壓的變化，如果利用方向阻抗繼電保護器，還可以反應相角的狀態變化，是一種高靈敏度的保護方式。根據短路點的設置情況，要合理設置該點到保護安裝處的阻抗，因此，這一方法又可以同時反映線路的短路現象。這種保護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作。一般情況下，距離保護的范圍使隨著牽引網的最小阻抗變化，當前最常用的是四邊形阻抗特性繼電器。3．3過流保護由于車輛的負荷電流會隨著行駛的情況發生變化，因此，電流一般不會出現恒定值，而是在一定的范圍內進行波動，一旦電流超過限定的范圍，這個故障的電流將會一直存在，直到故障解除。所以，可以根據電流的持續情況來鑒別系統的故障，一般過流保護的方式呈現階梯狀。過流保護這種方式的時間和電流的大小具有一定的聯系，保護動作的時間長度隨著電流的增加而減少，二者之間存在一定的曲線關系，這種保護方式一般能夠將全部的線路進行保護，一般將這種方式作為系統饋線的備用保護方式，在使用這種方式時，要注意不能超過最大的電流負荷。3．4自動重合閘如果在系統中設置重合閘命令，一旦系統的饋線之間瞬間性故障發生，系統就會發出重合閘的命令，保證一定的重合閘時間內系統的安全;一旦系統發生了永久性故障，系統就會自動重合閘，通過部分電路阻抗段和過電流的保護，將故障路段而定線路自動切除。系統中還要設置可供重合閘進行靈活充電的時間，以此來確保熱工人工進行合閘的安全。如果重合閘沒有成功，系統會自動將手動合閘功能封鎖。自動重合閘還包括延遲和快速兩種方式。(1)快速自動重合閘。這種方式的原理是:如果系統的自動重合閘的功能開啟，饋線發生故障就會將故障的檢測和快速自動重合閘的執行功能同時開放，并分別具有一定的周期。一旦系統在制定的周期內有跳閘命令發出，那么，系統就會自動進入到延時等待的狀態。如果在延時等待階段順利完成，就說明系統在保護跳閘的功能已經完成，斷路器就會重新發出合閘指示，復原到最初的計時狀態，這一階段也順利玩成，就意味著整個動作已經完成，系統又進入到新一輪的循環。(2)延遲自動重合閘?？焖僮詣又睾祥l命令的執行時間內，如果故障沒有解除，系統就會將原來的復原倒計時取消，發出跳閘命令而進入合閘倒計時狀態，計時結束后系統就會重新進行一次合閘動作。合閘延遲動作的指示發出后，系統又進入復原的倒計時狀態，在該狀態系統故障如果解除，那么此次循環結束，如果失敗，就發出合閘失敗的指示。3．5電流增量保護距離保護的方式適合在牽引網發生故障的時候使用，但是，系統一旦發生高阻抗接地的故障，距離保護的方式就不能正常使用，因為其阻抗通常會比正常情況下高出幾十倍，這時候就可以使用電流增量保護的方式，這種保護的原理是:利用高速鐵路的大電感，通過短時間內的電流的增量差異來形成正?；蚬收锨闆r下的饋線保護的方式。

4結束語

高速鐵路是我國重要的交通組成部分，在科學技術發展過程中，要不斷進行創新，解決牽引供電系統中饋線的故障問題。在問題分析的同時，還要進行線路和設備的改革，通過引進高性能的饋線布置和保護方式，不斷優化我國的鐵路系統，促進我國鐵路交通運輸事業的高速發展。

參考文獻

［1］劉淑萍．高速鐵路牽引供電系統繼電保護研究［D］．西南交通大學，2015．

［2］易志興．高速鐵路牽引供電系統單芯電纜接地保護方式研究［D］．西南交通大學，2016．

［3］王科．高速鐵路牽引供電系統動態建模及電能質量分析［D］．西南交通大學，2015．

［4］孫震洋．高速鐵路牽引供電系統運行方式研究［D］．西南交通大學，2014．

［5］王佩剛．高速鐵路牽引供電系統繼電保護研究［J］．中國高新技術企業，2017(02):104－105．

［6］蒙朝．高速鐵路牽引供電系統相關問題的分析［J］．通訊世界，2014(02):98－99．

作者:余永勝  單位:中鐵五局集團電務城通工程有限責任公司