分析地鐵變電系統(tǒng)的構(gòu)成和保護(hù)裝置的選用

唐永群

摘要：現(xiàn)階段，地鐵是我們生活中主要的工具，它為城市交通帶來便捷。在地鐵運(yùn)行中，離不開變電系統(tǒng)的支持，它直接影響著地鐵是否能夠安全運(yùn)營。本文著重從兩個方面來介紹地體的變電系統(tǒng)，第一是它的構(gòu)成；第二是針對其的保護(hù)裝置的配置。

關(guān)鍵詞：軌道交通；變電系統(tǒng)；保護(hù)裝置

一、地鐵變電系統(tǒng)的概述

在地鐵中，地鐵變電系統(tǒng)是它的主要的組成部分，是屬于能源供給系統(tǒng)，可以給地鐵的運(yùn)行提供能源動力即電能，保證地鐵能夠安全平穩(wěn)的運(yùn)行。地鐵變電系統(tǒng)主要包括以下五個部分：電力監(jiān)控系統(tǒng)、外部電源、牽引供電系統(tǒng)、外主變電所以及動力照明系統(tǒng)。這五個部分雖然功能各不相同，但在實(shí)際的運(yùn)行過程中中，都是相互影響，相互配合的。

城市軌道交通供電電源一般取自城市電網(wǎng)，通過城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)和城市軌道交通供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)輸送或變換，然后以適當(dāng)?shù)碾妷旱燃壒┙o城市軌道交通的各類用電設(shè)備。

城市軌道交通供電系統(tǒng)一般包括主變電所（或電源開閉所）、牽引供電系統(tǒng)、動力照明供電系統(tǒng)和電力監(jiān)控系統(tǒng)。其中，牽引供電系統(tǒng)包括牽引變電所和牽引網(wǎng)，動力照明供電系統(tǒng)包括降壓變電所和動力照明配電系統(tǒng)。

城市軌道交通系統(tǒng)是一個重要的用電負(fù)荷，按規(guī)定應(yīng)為一級負(fù)荷，即應(yīng)由兩路獨(dú)立電源供電，當(dāng)任何一路電源發(fā)生故障中斷供電時，另一路應(yīng)能保證城市軌道交通重要負(fù)荷的全部用電需要。在城市軌道交通供電系統(tǒng)中，牽引用電負(fù)荷為一級負(fù)荷，而動力照明等用電負(fù)荷根據(jù)實(shí)際情況可分為一級、二級或三級負(fù)荷。城市軌道交通的外部電源供電方案應(yīng)根據(jù)線網(wǎng)規(guī)劃和城市電網(wǎng)的具體情況進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計，而不應(yīng)局限在某一條線路上。根據(jù)實(shí)際情況的不同，外部電源方案可分為集中供電方式、分散供電方式和混合供電方式。

二、地鐵變電系統(tǒng)的主要構(gòu)成

（一）電力監(jiān)控系統(tǒng)

電力監(jiān)控系統(tǒng)主要是對供電系統(tǒng)進(jìn)行管理和調(diào)度以及信息的采集和分析。通過遙控、遙感、遙測等功能對地鐵運(yùn)行中的主要的電力設(shè)備進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)督和控制，從而達(dá)到對整個供電系統(tǒng)的調(diào)度以及管理。主要的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時的監(jiān)控，并且能夠準(zhǔn)確的遠(yuǎn)程采集供電系統(tǒng)中重要組成部分的數(shù)據(jù)采集和控制。

（二）外部電源

常見的外部電源主要有以下三種供電形式：集中式、分散式以及混合式，他們都是外部城市電網(wǎng)電源主要是給主變電供電的。每種方式所起到的效果都不同，比如采用分散供電可以有效的節(jié)約主變電所的成本，混合式供電方式，主要是一部分用來集中供電，另一部分散供電?，F(xiàn)階段，我國的供電模式主要采用的集中供電。

（三）牽引供電系統(tǒng)

牽引供電系統(tǒng)的核心部分是牽引變電所，主要是按照容量進(jìn)行設(shè)置然后并列運(yùn)行兩組牽引整流機(jī)組。變壓中壓環(huán)網(wǎng)的交流電源、整流直流電源然后經(jīng)過牽引網(wǎng)絡(luò)將其提供給列車使用。牽引變電提供的供電方式有兩種，一種是單邊供電，另外一種是雙邊供電。有兩種不同的系統(tǒng)電壓值，DC1500V以及DC750V。

（四）主變電所

主變電所主要是指集中供電的方式，接受的電源為110KV的高壓電源，然后再對其進(jìn)行降壓，將其處理成35KV或者10KV的中壓電源，然后提供給降壓變電所以及牽引變電所使用。主變電所一般擁有兩路進(jìn)線的電源，同時還有互為備用的母線。

（五）動力照明系統(tǒng)

動力照明系統(tǒng)是需要將直接35KV以及10KV的直流電壓，降到照明需要的220V或則是380V的交流電壓，這是為了給地鐵意外的其他設(shè)備提供電能，比如信號燈、事故照明等。

三、地鐵變電系統(tǒng)保護(hù)裝置對于變電系統(tǒng)的重要意義

（一）有效的切除短路故障，保證變電系統(tǒng)正常運(yùn)行

在地鐵的變電系統(tǒng)中，對于它的維護(hù)以及控制是非常重要的，在地鐵中配置專門的保護(hù)裝置有利于保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，以及可以有效的提高供電質(zhì)量。因?yàn)楸Ｗo(hù)裝置不僅僅可以準(zhǔn)確的檢測出電路故障進(jìn)行檢修（改為：報警及跳閘保護(hù)設(shè)備），而且還可以實(shí)現(xiàn)在故障中保證電氣的正常參數(shù)（改為：在部分供電設(shè)備故障時投入應(yīng)急供電模式保障供電可靠性），使得地鐵正常運(yùn)行不發(fā)生因跳閘而出現(xiàn)的停運(yùn)現(xiàn)象。

（二）將繼電保護(hù)以及自動重合閘裝置有效的進(jìn)行組合利用，可以提高運(yùn)行效率，改善供電方案。

據(jù)統(tǒng)計一般電線路發(fā)生的短路故障都是瞬間性的故障，具有自動消除的性質(zhì)。也就是說能夠在繼電保護(hù)與重合閘裝置中實(shí)現(xiàn)自行消除故障，可以繼續(xù)正常的供電。有利于減少排除故障的時間，保證地鐵的正常運(yùn)行。

四、地鐵變電系統(tǒng)的具體保護(hù)裝置

在地鐵變電系統(tǒng)中選用保護(hù)裝置應(yīng)該根據(jù)設(shè)備的特性來選擇保護(hù)，不同的部分所需要的保護(hù)裝置都不同。對于微機(jī)繼電保護(hù)的保護(hù)，主要是對其測量部分、邏輯部分以及執(zhí)行部分進(jìn)行保護(hù)。同時在選用地鐵保護(hù)裝置時候，一定要考慮到其的保護(hù)性能。

（一）主變電所110KV的主變壓器的保護(hù)主要是配備主變差動保護(hù)，它主要是用來保護(hù)變壓器的內(nèi)部、館陶以及引出線上的一些相間短路，同時還可以保護(hù)單向?qū)娱g短路以及接地短路；同時還應(yīng)該裝設(shè)瓦斯保護(hù)，它主要是安裝在變壓器油箱和油枕的連接管上。主要工作原理是當(dāng)短路時，絕緣體周圍的變壓器油會發(fā)生分解變成氣體，并且在上升中由于壓力增大就會使得流向油枕出現(xiàn)變化，在油流作用下啟動瓦斯保護(hù)發(fā)出報警信號或切斷電源。

（二）牽引混合降壓變電所的35KV進(jìn)出線應(yīng)該對其配置線路光纖的差動保護(hù)、過流保護(hù)。一般是配置西門子7SD61、7SJ63繼電保護(hù)裝置。

（三）35KV整流變壓器應(yīng)該配置電流速斷保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、變壓器溫度保護(hù)等；整流器應(yīng)該配置逆流保護(hù)、二極管、過電流、過電壓以及溫度等。這兩個系統(tǒng)的相關(guān)保護(hù)是有7SJ63以及PLC裝置來實(shí)現(xiàn)的。

（四）直流1500V進(jìn)行應(yīng)該配置大電流脫扣保護(hù)、低電壓保護(hù)、過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)等。對于這些功能選用西門子DCP106裝置來進(jìn)行保護(hù)；對于全所設(shè)備的泄露保護(hù)選用西門子的DCP116進(jìn)行保護(hù)。

五、結(jié)語

在地鐵的運(yùn)行中，變電系統(tǒng)是非常重要的部分，它是地鐵得以正常運(yùn)行的動力支持，所以一定要保證它的正常運(yùn)作。所以在實(shí)際的操作過程中，一定要詳細(xì)的對它的工作原理進(jìn)行分析，設(shè)置合適的保護(hù)裝置，保證地鐵的運(yùn)營，從而保證人們的安全出行。endprint