高速鐵路雙邊供電繼電保護(hù)方案研究

石家莊鐵路職業(yè)技工學(xué)?！　⑴d輝

高速鐵路雙邊供電繼電保護(hù)方案研究

石家莊鐵路職業(yè)技工學(xué)校劉興輝

目前，我國(guó)高速鐵路處在大規(guī)模建設(shè)時(shí)期。高速鐵路的建成和通車(chē)將大幅度提高我國(guó)的交通運(yùn)輸能力。近幾年的實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，各大列車(chē)速度的提高，供電系統(tǒng)成為現(xiàn)階段提速的重要環(huán)節(jié)，對(duì)列車(chē)的安全措施和行車(chē)環(huán)境的改善有著重要影響。供電系統(tǒng)的供電能力和水平的高低直接影響列車(chē)的運(yùn)行質(zhì)量。越來(lái)越高的運(yùn)營(yíng)速度對(duì)供電繼電系統(tǒng)的安全可靠有了更高要求。對(duì)影響整個(gè)交通運(yùn)行的供電繼電系統(tǒng)采取有效合理的保護(hù)成為鐵路現(xiàn)代化的重要內(nèi)容。

高速鐵路 雙邊供電 保護(hù)配置 供電繼電

高速鐵路列車(chē)運(yùn)行速度高、行車(chē)密度大、列車(chē)牽引功率大，要求牽引供電系統(tǒng)有很高的供電能力以及提高列車(chē)再生制動(dòng)的性能，因而出現(xiàn)雙邊供電繼電保護(hù)方案的相關(guān)研究。雙邊供電與AT供電技術(shù)相結(jié)合，能更好地改善供電質(zhì)量，提高列車(chē)的供電能力。雙邊AT供電方式下?tīng)恳W(wǎng)所承受的負(fù)荷均衡性更強(qiáng)，相對(duì)于單邊供電，雙邊供電能減少線(xiàn)路對(duì)通信的干擾，使運(yùn)營(yíng)更加穩(wěn)定安全，減少鐵路的預(yù)算成本，節(jié)約能源。

解決雙邊供電方式下供電系統(tǒng)繼電保護(hù)方案的問(wèn)題，對(duì)高速鐵路的運(yùn)營(yíng)和國(guó)家的交通便民化具有現(xiàn)實(shí)和經(jīng)濟(jì)意義。

目前，世界上多個(gè)國(guó)家都采取AT（ATpostforelectrictrac-tion）電力牽引的供電方式，AT所在電力牽引網(wǎng)中增設(shè)的正饋線(xiàn)和并聯(lián)自禍變壓器能將供電中的電壓提高一倍，從而使?fàn)恳W(wǎng)的承載電流能力增加。AT牽引網(wǎng)的供電方式不僅是電氣化鐵路減輕通信線(xiàn)路干擾影響的有效措施之一，而且對(duì)牽引網(wǎng)供電系統(tǒng)有非常好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)措施支持。AT電力牽引系統(tǒng)和雙邊供電系統(tǒng)完美結(jié)合，能發(fā)揮其最高的供電能力，被眾多準(zhǔn)備發(fā)展成電氣化鐵路的國(guó)家研究并采用。我國(guó)關(guān)于這方面的研究重點(diǎn)主要是雙邊供電方案的實(shí)施方面，關(guān)于雙邊供電方式的繼電保護(hù)研究相對(duì)較少。由于雙邊供電是露天設(shè)置，沒(méi)有備用，線(xiàn)路上的負(fù)荷隨著電力機(jī)車(chē)的運(yùn)行而沿接觸線(xiàn)移動(dòng)和變化，所以前期的施工工作一定要嚴(yán)謹(jǐn)，對(duì)施工人員的要求會(huì)變高。工作人員不僅要保證電力機(jī)車(chē)在線(xiàn)路上安全，還要盡可能地節(jié)省投資、結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單便于施工，更利于以后的維修。由于高速鐵路的地址位置不同，受環(huán)境因素的直接影響，牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)各具特色。本文簡(jiǎn)要介紹幾種牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的概況和我國(guó)高速鐵路牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)。

一、牽引變壓器的保護(hù)

我國(guó)各地高速鐵路牽引變壓器的保護(hù)配置大體相同，主要配置差動(dòng)保護(hù)、低壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷信號(hào)保護(hù)、碰殼保護(hù)及瓦斯保護(hù)，同時(shí)對(duì)中性點(diǎn)接地變壓器設(shè)置了零序過(guò)電流保護(hù)。一些發(fā)達(dá)國(guó)家的高速鐵路牽引變壓器一般裝設(shè)有差動(dòng)保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、失壓保護(hù)等電量保護(hù)，以及瓦斯保護(hù)、壓力保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)等非電量保護(hù)。相比較而言，我國(guó)在繼電保護(hù)研究方面不及一些發(fā)達(dá)國(guó)家。

二、饋線(xiàn)保護(hù)

我國(guó)廣深高速鐵路和哈大線(xiàn)的接觸網(wǎng)使用微機(jī)饋線(xiàn)保護(hù)裝置，這種裝置主要的保護(hù)配置是：組合特性的兩段阻抗保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過(guò)電流后備保護(hù)、斷電器失靈保護(hù)、反負(fù)荷電流的接觸導(dǎo)線(xiàn)溫度保護(hù)及自動(dòng)復(fù)合閘裝置等。日本新干線(xiàn)的饋線(xiàn)保護(hù)一般由距離保護(hù)和電流增加保護(hù)兩重保護(hù)組成。在日本，高速機(jī)動(dòng)車(chē)普遍采用距離保護(hù)的微型距離保護(hù)繼電器，其特征是能通過(guò)諧波的含量自動(dòng)變換保護(hù)范圍。我國(guó)電氣化鐵路目前主要基于微型繼電保護(hù)系統(tǒng)原理的研究和在運(yùn)行中實(shí)際應(yīng)用，由此開(kāi)展適合我國(guó)地理環(huán)境的電氣化鐵道牽引網(wǎng)供電系統(tǒng)饋線(xiàn)保護(hù)方案，即三段距離保護(hù)和電流速斷保護(hù)為主要保護(hù)，低電壓?jiǎn)?dòng)采用過(guò)電流保護(hù)和電流增量保護(hù)為后備保護(hù)。

當(dāng)供電系統(tǒng)中的電力元件或者電力系統(tǒng)本身發(fā)生故障危及電力系統(tǒng)安全運(yùn)行時(shí)，在可能實(shí)現(xiàn)的最短時(shí)間和最小區(qū)域內(nèi)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，并向值班人員準(zhǔn)確及時(shí)地發(fā)出警告和求助信號(hào)。當(dāng)遇到不可抗拒的因素和自然災(zāi)難需要緊急停車(chē)時(shí)，系統(tǒng)可以直接向其控制的斷路器發(fā)出跳閘命令和終止列車(chē)運(yùn)行的命令，并在突發(fā)事件結(jié)束時(shí)快速恢復(fù)正常運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化措施。

三、不同運(yùn)行方式下的保護(hù)切換

在全并聯(lián)AT雙邊供電方式下，根據(jù)牽引網(wǎng)發(fā)生永久性故障不同，牽引網(wǎng)各饋線(xiàn)斷路器狀態(tài)決定了牽引網(wǎng)的運(yùn)行方式，保護(hù)自動(dòng)切換到相應(yīng)的整定方案。例如，A供電臂不同位置發(fā)生永久性故障時(shí)，牽引網(wǎng)運(yùn)行方式有以下幾種。①上行故障：101、104、302處于分位；102、103、305處于合位。系統(tǒng)處于上行斷電下行AT雙邊供電的單線(xiàn)AT雙邊供電方式。②下行故障：102、103、301處于分位；101、104、302、305處于合位。供電系統(tǒng)處于下行斷電上行AT雙邊電的單線(xiàn)AT雙邊供電方式。③AT所母線(xiàn)故障：103、104、305處于分位；101、102、301、302處于合位。系統(tǒng)處于AT所AT解列分區(qū)所AT牽引網(wǎng)并聯(lián)的單邊供電方式。④分區(qū)所母線(xiàn)故障：301、302、305處于分位；101、102、103、104處于合位。系統(tǒng)處于分區(qū)所AT所AT并聯(lián)的單邊供電方式。

因此，相關(guān)人員可根據(jù)重合閘后斷路器的狀態(tài)區(qū)別牽引網(wǎng)的供電方式，并用此方法對(duì)應(yīng)不同的供電模式，為供電系統(tǒng)保護(hù)切換至不同的保護(hù)方案，以提高雙邊供電繼電保護(hù)的可靠性和安全性。

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ISSN2095-6711/Z01-2016-11-0233

劉興輝（1984—），女， 河北省石家莊市人，本科，主要研究方向：中等職業(yè)教育、電氣化鐵道供電