地鐵變電系統(tǒng)的構(gòu)成和保護裝置的選用

高陽

摘 要：目前我國的城市化進程不斷加快，大型城市的交通壓力日益增大，地鐵的建設(shè)有效緩解了這一問題。地鐵變電系統(tǒng)是地鐵建設(shè)的重要構(gòu)成部分，對地鐵的正常、安全運行具有支撐作用，而地鐵變電系統(tǒng)選用的保護裝置對變電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行具有保障作用，本文立足于此，對地鐵變電系統(tǒng)的構(gòu)成和保護裝置的選用進行了具體的分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：地鐵；變電系統(tǒng)；構(gòu)成；保障裝置；選用

目前地鐵以快捷、經(jīng)濟性等優(yōu)勢快速成為大型城市人們出行的重要方式，而地鐵正常的運營離不開變電系統(tǒng)的支撐，變電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行也必須有保護裝置的保障。因此，加強對地鐵變電系統(tǒng)構(gòu)成的研究以及科學(xué)、合理的選用保護裝置成為地鐵管理部門的重要研究課題。

1 地鐵及其變電系統(tǒng)的構(gòu)成分析

地鐵主要建設(shè)在城市地下隧道內(nèi)，是一種重要的城市軌道交

通系統(tǒng)，地鐵的統(tǒng)一指揮和集中調(diào)度運輸組織嚴格按照有軌交通的規(guī)定進行，其不會受地面天氣狀況的影響，能夠快捷、安全的輸送乘客。

地鐵運行系統(tǒng)的組織運輸和安全穩(wěn)定運行需要多專業(yè)協(xié)調(diào)配合，例如供電、通信、線路等，這就需要強有力的變電系統(tǒng)作為保障，下面具體分析地鐵變電系統(tǒng)的構(gòu)成部分：第一，外部電源。外部電源主要包括3種供電形式即集中式供電、分散式供電以及混合式供電，外部電源的主要作用是為主變電所提供外部城市電網(wǎng)電源。外部電源的3種供電形式都有自己的特點，分散式供電能夠有效降低主變電所的運行成本；混合式供電中一部分是利用集中供電，一部分是利用分散式供電，是一條交通軌道線路；集中式供電則比較容易管理，是我國目前主要的供電模式。第二，主變電所。主變電所的供電方式采用的是集中式供電，通常集中供電方式提供的是110kV的城域高壓電源，需要對其進行降壓處理才能提供各牽引變電所和降壓變電所，一般是將110kV處理為10kV或35kV。另外主變電所的進線電源分為兩路，還具備互相備用的兩段母線。第三，牽引供電系統(tǒng)。牽引供電系統(tǒng)的中心是牽引變電所，其主要按容量設(shè)置兩組牽引整流機組，并且二者是并列運行的。變壓、整流中壓環(huán)網(wǎng)的交流電源，使之變?yōu)橹绷麟娫?，之后再通過牽引網(wǎng)反饋供給列車使用。單邊供電和雙邊供電是牽引變電所向接觸軌供電的主要的兩種方式。另外直流牽引供電系統(tǒng)的電壓值主要有兩種即DC1500V和DC750V。第四，動力照明系統(tǒng)。動力照明系統(tǒng)的主要作用是對35kV或10kV的交流中壓進行降壓處理，使其成為220V或380V的交流電壓，為列車以外的地鐵運行系統(tǒng)中的所有用電設(shè)備提供電能，例如信號照明等設(shè)備。第五，電力監(jiān)控系統(tǒng)。電力監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)控制中心對供電系統(tǒng)的集中調(diào)度和管理并進行實時的數(shù)據(jù)采集和控制。監(jiān)測和控制地鐵運行系統(tǒng)中的電氣設(shè)備是通過遙控、遙信、遙測、遙調(diào)實現(xiàn)的，從而有效保障整個地鐵供電系統(tǒng)的運營調(diào)度和管理。

2 地鐵變電系統(tǒng)保護裝置的選用

2.1 保護裝置的工作原理 保護裝置的動作主要依據(jù)的是繼電保護在對電力系統(tǒng)故障進行檢測和反映后，積極對故障的特點和范圍作出判斷提供的相關(guān)信息。繼電保護裝置根據(jù)變化的物理量或電氣量有選擇性的將故障切除或進行相應(yīng)的設(shè)備異常狀態(tài)的警報。首先，單元取樣，電力系統(tǒng)通過電氣隔離將物理量轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｕ涎b置檢測單元所接受的信號。其次，測量部分將單元取樣提供的信息與系統(tǒng)設(shè)計的數(shù)值進行對比分析，從而判斷電力系統(tǒng)中是否存在故障以及存在故障的類型和范圍，并進行相應(yīng)的信號輸出工作。再者，邏輯部分接收到測量部分的信號，開始進行輸出信號的特點以及組合方式的順序的分析，從而有效判斷保護裝置是否需要動作，具體的要對電力系統(tǒng)的哪部分設(shè)備進行保護。最后是執(zhí)行部分的工作，執(zhí)行部分主要的作用是對故障處理結(jié)果負責(zé)，一般分為兩種：一種是聲、光信號繼電器，例如閃光信號燈等；另一種是斷路器操作的分閘線圈。對斷路器進行分閘作業(yè)。

2.2 選用保護裝置的原則 地鐵運行系統(tǒng)較為復(fù)雜、龐大，因此選用保護裝置時應(yīng)堅持以下幾點：一是可靠性，可靠性是保護裝置最基本、最重要的性能，保護裝置的可靠性具體的來說主要包括安全性和信賴性。其中安全性是指保護裝置的動作是科學(xué)、合理的，在地鐵正常運行時不發(fā)生誤動作；信賴性是指保護裝置在地鐵變電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時及時作出反應(yīng)工作，從而保證地鐵的安全、穩(wěn)定運行。二是選擇性，選擇性是指保護裝置對變電系統(tǒng)出現(xiàn)的故障進行逐級排除，變電系統(tǒng)發(fā)生故障后故障設(shè)備或線路自有的保護功能有效切除故障，當(dāng)故障設(shè)備或線路沒有動作或斷路器失靈時，保護裝置才能將有關(guān)故障部分的斷路器跳閘，切除故障。保障非故障區(qū)域正常運行，將故障的影響降到最低限度。各個設(shè)備的保護裝置設(shè)置應(yīng)堅持逐級配合的原則，有選擇性的切除變電系統(tǒng)的故障。三是靈敏性，靈敏性也成為靈敏度，主要說的是變電系統(tǒng)發(fā)生故障時保護裝置能夠迅速做出反應(yīng)和動作，是通過一年校驗一次的靈敏系數(shù)來衡量的。四是速動性，保護裝置的速動性是指變電系統(tǒng)發(fā)生故障時能夠以最短的時間判斷并切除故障，縮小故障的影響范圍，減少故障損壞對地鐵造成的損失。

3 地鐵變電系統(tǒng)相對應(yīng)的保護裝置

3.1 主變電所 主變電所110kV的主變壓器應(yīng)配置主變差動保護為主保護，變壓器的差動保護主要是用來保護變壓器內(nèi)部、套管以及引出線上的相間短路，同時也可以保護單相層間短路和接地短路；根據(jù)變壓器的內(nèi)部故障還應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護，瓦斯保護主要由瓦斯繼電器、信號繼電器、保護出口繼電器等構(gòu)成。

3.2 牽引變電所 牽引混合降壓變電所的35kV進出線應(yīng)配置線路光纖差動保護、過流保護、零序過流保護，保護山進口的西門子7SD61、7SJ63繼電保護裝置來實現(xiàn)。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，更多的新技術(shù)和新設(shè)備應(yīng)用在地鐵變電系統(tǒng)中，地鐵變電系統(tǒng)應(yīng)不斷完善和優(yōu)化系統(tǒng)性能，在保護裝置的選用方面也要綜合考慮，結(jié)合保護裝置的工作原理以及相關(guān)的功能、性價比等眾多方面的因素，科學(xué)、合理的選擇保護裝置，從而更好的服務(wù)于變電系統(tǒng)的正常運行，提高地鐵的運行效率，高效緩解日益加大的交通壓力。

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