城市軌道交通的配電系統(tǒng)故障與解決方案分析

李惠操

摘 要：隨著社會不斷進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，城市流動(dòng)人口日漸增多，居民出行更加頻繁。隨之，城市交通需求矛盾日漸激烈，加上工業(yè)化進(jìn)程以及經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐不斷加快，人們工作節(jié)奏不斷加快，時(shí)間觀念逐漸強(qiáng)化，需要“準(zhǔn)時(shí)、安全、快捷”的交通方式。城市軌道交通在這方面發(fā)揮著不可替代的作用，有效緩解了交通壓力，但在運(yùn)行過程中，配電系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生故障問題，急需要制定可行的解決方案予以解決，使其處于安全、穩(wěn)定運(yùn)行中，更好地發(fā)揮自身作用。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；配電系統(tǒng)；故障；解決方案；分析

中圖分類號： TM71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）10-69-2

0 引言

在新時(shí)代下，由于城市內(nèi)部建筑物密度較大，特別老城區(qū)，城市剩余空間逐漸減少，舊城改建難度較大，發(fā)展地下鐵道與輕軌交通已成為社會大眾關(guān)注的焦點(diǎn)。在城市軌道交通建設(shè)過程中，電網(wǎng)受到嚴(yán)重的影響，而地鐵牽引供電網(wǎng)絡(luò)又屬于交直流混合網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)行方式復(fù)雜化，地鐵負(fù)荷受多方面因素影響，導(dǎo)致配電系統(tǒng)故障頻繁發(fā)生，影響城市軌道交通的穩(wěn)定運(yùn)行。為此，需要多角度分析存在的故障問題，采取可行的措施加以解決，提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量，能夠安全、可靠地供電。以此，減少運(yùn)營成本，具有較好的運(yùn)營效益。因此，本文作者以某城市軌道交通35kV配電系統(tǒng)為例，對其故障進(jìn)行相關(guān)地分析。

1 單相接地故障諧振及解決方案

1.1 故障

在新時(shí)代下，我國城市軌道交通建設(shè)正處于快速發(fā)展階段，在推動(dòng)城市、社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的同時(shí)，促使軌道交通在接入電網(wǎng)之后，對公共電網(wǎng)造成非常深遠(yuǎn)的影響，已成為社會大眾關(guān)注的焦點(diǎn)，各個(gè)國家紛紛對地鐵接入電力系統(tǒng)相關(guān)問題進(jìn)行了深入研究。在城市軌道交通配電系統(tǒng)運(yùn)行中，經(jīng)常出現(xiàn)單相接地故障諧振。通常情況下，會在變電站母線合適位置正確接入TV，實(shí)現(xiàn)一次性繞組接成星形，其中的中性點(diǎn)要直接接地，為準(zhǔn)確檢測變電站母線對地壓力提供了有利保障。但在此過程中，經(jīng)常發(fā)生單相接地故障，影響相關(guān)線路的正常運(yùn)行。一旦單相接地故障消失之后，TV的勵(lì)磁阻抗和系統(tǒng)對地電容相互作用，形成非線性諧振回路，導(dǎo)致諧振過電壓。同時(shí)，在發(fā)生單相接地故障后，接地相對地電壓會逐漸下降，直到為零，而非故障相對地電壓卻會逐漸上升，為線電壓。一旦單相電壓故障消除，其非故障相電壓量會在中性點(diǎn)作用下進(jìn)行釋放，導(dǎo)致TV一次側(cè)瞬間出現(xiàn)較大電流，TV鐵心處于飽和狀態(tài)，不具備較高的感抗能力，在和系統(tǒng)電容相匹配的時(shí)候，經(jīng)常發(fā)生鐵磁諧振現(xiàn)象。就鐵磁諧振而言，就是在運(yùn)行中，電力系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)過電壓問題，影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。此外，在該系統(tǒng)的振蕩回路中，一些鐵線圈起到飽和作用，比如，電壓互感器、變壓器，也會產(chǎn)生繼續(xù)性鐵磁諧振過電壓，其幅值較高。

1.2 解決方案

就城市軌道交通35kV系統(tǒng)而言，可以從這些方面入手，解決該故障問題。一是TV一次側(cè)接電阻。在全方位分析該故障問題之后，需要在TV一次側(cè)接入50000歐姆的電阻，在一定程度上，增加系統(tǒng)零序回路的阻尼，有效抑制諧振，確保系統(tǒng)諧振電壓幅值在規(guī)定的范圍內(nèi)，在0.23秒后，系統(tǒng)基本上都可以處于正常運(yùn)行中。二是：系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。在系統(tǒng)中性點(diǎn)相關(guān)位置，按照相關(guān)規(guī)定，合理接入0.2H消弧線圈，借助消弧線圈，達(dá)到抑制諧振的目的。在采用這種方法的時(shí)候，所持續(xù)的時(shí)間比較長，在消諧的時(shí)候，系統(tǒng)三相電壓會出現(xiàn)強(qiáng)烈的振蕩現(xiàn)象。此外，還可以采用系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)過小電阻接地的方法，來解決這一故障問題，達(dá)到消諧振的目的。就這三種方法而言，中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方法是經(jīng)常采用的方法，主要是因?yàn)樵诳焖僖种浦C振的基礎(chǔ)上，也不需要經(jīng)過較長時(shí)間系統(tǒng)才能處于正常運(yùn)行中。相應(yīng)地，在城市軌道交通35kV系統(tǒng)中性點(diǎn)在接入較小電阻之后，系統(tǒng)的三相對地電壓也會發(fā)生相應(yīng)地變化。一般來說，對應(yīng)的阻值為50.5歐。相應(yīng)地，下面是三相對地電壓趨勢圖。

2 容性電流補(bǔ)償措施

在城市軌道交通35kV配電系統(tǒng)運(yùn)行中，一旦出現(xiàn)單相接地故障，便會有電容電流流過接地故障點(diǎn)，其電流數(shù)值超過規(guī)定范圍，接地電弧將無法自動(dòng)熄滅，會出現(xiàn)弧光接地現(xiàn)象，為過電壓的產(chǎn)生做好鋪墊，影響線路的正常運(yùn)行。針對這一故障問題，需要進(jìn)行綜合分析，采取適宜的容性電流補(bǔ)償對策。具體來說，需要在故障點(diǎn)，巧妙地接入電感性電流，在相位作用下，電感電流、電容電流自行抵消，減小電流數(shù)值或者合成電流為零，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)熄滅。此外，如果故障點(diǎn)的電容電流超前電網(wǎng)的中性點(diǎn)，其位移電壓為90度，可以在對應(yīng)的中性點(diǎn)上，準(zhǔn)確接入適宜的電感線圈，充分利用電感線圈，使相關(guān)的電流在流經(jīng)大地之后，在故障點(diǎn)作用下，流回中性點(diǎn)，使故障點(diǎn)、電容電流相匯合，減小點(diǎn)流量，起到消弧的作用。如果消弧線圈補(bǔ)償電流大于電網(wǎng)電容電流，被成為過補(bǔ)償，失諧度為負(fù)值，反之，如果消弧線圈補(bǔ)償電流小于電網(wǎng)電容電流，則為欠補(bǔ)償，失諧度為正值，當(dāng)二者相等的時(shí)候，為全補(bǔ)償。通常情況下，電網(wǎng)的運(yùn)行需要處于過補(bǔ)償狀態(tài)，不能處于欠補(bǔ)償狀態(tài)，為此，在解決該故障問題的時(shí)候，要綜合考慮各種影響因素，采取適宜的措施，使電網(wǎng)系統(tǒng)處于過補(bǔ)償狀態(tài)。

3 結(jié)語

總而言之，在新時(shí)代下，城市軌道交通已成為城市居民日常出行不可或缺的重要交通工具，呈現(xiàn)出蓬勃的發(fā)展趨勢。作為一種快速而便捷的交通工具，城市軌道交通提高了城市空間利用率，緩解了城市交通壓力，凈化了城市環(huán)境，有利于促進(jìn)城市的持續(xù)發(fā)展。在運(yùn)行過程中，要定期檢查配電等系統(tǒng)運(yùn)行狀況，要具體分析系統(tǒng)故障問題，采取可行的措施加以解決，避免存在安全隱患，處于安全、穩(wěn)定運(yùn)行中，降低安全事故發(fā)生率，減少運(yùn)營成本，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益。以此，促進(jìn)城市軌道交通事業(yè)向前發(fā)展，走上長遠(yuǎn)的發(fā)展道路，擁有更加廣闊的發(fā)展前景。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 趙列遠(yuǎn)，余斌，王心光.淺談城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀和未來發(fā)展方向[J].中國建設(shè)信息，2012（11）：62-63.

[2] 王忠文，方鳴，劉濰清.我國城市軌道交通安全評估體系的探討[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2014（06）：1-8.

[3] 林琳，高亞靜，段曉波.城市軌道交通的配電系統(tǒng)故障分析及解決方案[J].電氣應(yīng)用，2014（12）：91-95.

[4] 汪波，韓寶明，戰(zhàn)明輝，李得偉.城市軌道交通運(yùn)輸能力計(jì)算及加強(qiáng)研究[J].城市軌道交通研究，2013（04）：38-43.