淺談地鐵供電系統(tǒng)中的變壓器保護及故障解決

許斌

（天津市地下鐵道運營有限公司 天津市 300222）

摘 要：城市規(guī)模的擴大與現(xiàn)代社會的快速發(fā)展，使得人們對于地鐵交通的要求也在不斷地增大，對其安全性也提出了更高的要求。地鐵依靠速度較快、運量大的優(yōu)勢特點，使其在現(xiàn)代社會中擁有了無法替代的重要作用。而供電系統(tǒng)作為地鐵中的重要組成系統(tǒng)，其可以為地鐵列車及其它的輔助設(shè)施提供有效的電能，供電系統(tǒng)是否可以正常的運行又是電力變壓器所決定的，電力變壓器是供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，擔(dān)負著電能的分配、電壓的變換與電能的傳輸?shù)蓉?zé)任。鑒于地鐵供電系統(tǒng)所具有的重要作用，本文對地鐵的供電系統(tǒng)、供電方法、及保護措施做出了介紹，并對地鐵供電系統(tǒng)中的變壓器故障與其解決策略進行了分析。

關(guān)鍵詞：地鐵；供電系統(tǒng)；變壓器保護；故障解決；措施；

一、地鐵供電系統(tǒng)及相應(yīng)的保護措施

1、地鐵供電方式

對于地鐵軌道交通系統(tǒng)的供電，城市電網(wǎng)采取的有三種供電方式：混合式、分散式及集中式供電。其中集中式供電是采用城市地鐵軌道的專用變電所，沿著地鐵軌道的線路，提供給城市地鐵軌道的供電系統(tǒng)運行所需要的電壓（依據(jù)線路與電量的不同進行提供）；分散式供電是通過地鐵軌道沿線的牽引與降壓變電所進行地鐵軌道的供電；混合式的供電，就是把集中式與分散式供電兩者有效地結(jié)合在一起，此種供電形式可以令供電系統(tǒng)變得更加的可靠與完善，保證地鐵的平穩(wěn)運行。

2、地鐵供電系統(tǒng)

地鐵供電系統(tǒng)的構(gòu)成主要由：降壓變電所、動力的配電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、與照明配電及設(shè)備監(jiān)控的系統(tǒng)組成，供電系統(tǒng)所進行供電的范圍主要有車輛段、車站與區(qū)間及控制中心等。其在供電的過程中，與地鐵的供電、通風(fēng)、照明、通信、信號、警報、扶梯與空調(diào)等設(shè)備相通，保證地鐵相關(guān)系統(tǒng)的正常運行。

3、供電系統(tǒng)的保護措施

地鐵的供電系統(tǒng)其保護主要是對供電系統(tǒng)變壓器運用的保護措施。即過電流、瓦斯、電流速斷、縱聯(lián)差動、過勵磁及零序電流及溫度保護等，當(dāng)中最為重要的是縱聯(lián)差動與電流速斷的保護措施。這種保護是運用對縱聯(lián)差動或電流速斷的安裝，對一些故障進行相應(yīng)解決，如：引線接地的短路、變壓器的中性點與電網(wǎng)側(cè)繞組直接接地、繞組匝間的短路、繞組和引出線的相間短路等。地鐵的供電系統(tǒng)其每個保護措施之間運行是相互配合與補充的?？梢员ＷC及時地對變壓器的各種故障問題進行解決，有效提升電力變壓器的運行可靠性。

其中，瓦斯保護是運用對反應(yīng)變壓器氣體量及流速來對變壓器做出保護的措施，有效避免變壓器的油箱當(dāng)中各種短路故障的發(fā)生，可以防止發(fā)生繞組的匝間或相間短路。在短路點電弧的作用下，變壓器會與另外的絕緣體進行分解，所產(chǎn)生的氣體會經(jīng)過油箱與連通管一直流到油枕，從而運用氣體量與流速形成瓦斯保護。瓦斯保護其具有靈敏度高、動作快、接線簡單等特點，可以把油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的各項故間有效地反映。缺點是無法對油箱外的引出線及套管部位的故障進行反映。所以，其可以與差動保護進行配合使用，達到全面保護的目的。

4、變壓器溫度的保護措施

電力變壓器在運行當(dāng)中，常常會有溫度增高的的現(xiàn)象發(fā)生，在溫度超過了變壓器的安全范圍時，就會使變壓器發(fā)生運行的故障。所以，在地鐵的供電系統(tǒng)運行過程中，一定要注意對變壓器的運行溫度進行有效保護，可以采取給變電器安裝溫度探頭、溫控箱或者運用空調(diào)等，對變電室的溫度進行有效控制，防止其溫度過高。同時，還可以選擇在變壓器的機身上進行風(fēng)機的安裝等，以取得為其降溫的目的。繼而防止出現(xiàn)因為變壓器溫度升高而使地鐵供電系統(tǒng)無法正常運行的現(xiàn)象。

二、地鐵的供電系統(tǒng)中變電器容易發(fā)生的故障

1、繞組的故障

地鐵供電系統(tǒng)中的繞組故障，是最常見的故障之一。大多數(shù)情況下繞組故障是因為內(nèi)在及外在因素共同作用下引發(fā)的，比如：變壓器的層間、股間、匝間的短路，繞組導(dǎo)線的焊接不牢，絕緣損壞，引線連接發(fā)生電弧、斷線與松動及調(diào)壓開關(guān)故障等，都會引起繞組的斷路、短路、變形、移位與松動，最嚴重的可能會引起整個繞組的燒毀。在以上故障出現(xiàn)時，變壓器可能還可以勉強地工作，但實際的情況是變壓器其內(nèi)部已經(jīng)被嚴重的損壞，抗短路的能力已經(jīng)快速下降。而且繞組發(fā)生松散后，使得其內(nèi)部場強的分布不均勻，特別容易發(fā)生局部的放電，從而讓導(dǎo)線發(fā)生損傷，導(dǎo)致繞組絕緣件發(fā)生碳化，最后發(fā)生繞組的短路，產(chǎn)生嚴重后果。

2、引線的故障

引線是變壓器的外部接線與內(nèi)部繞組線中間的環(huán)節(jié)，在地鐵的供電系統(tǒng)中，引線所產(chǎn)生的作用是關(guān)鍵的銜接作用。其中，對引線接頭處理的質(zhì)量是引起引線故障的重要原因。另外，引線開關(guān)接點的損壞、移位、螺栓的焊接不良與松動，都可能會引發(fā)短路、接觸不良或斷路，而致使線路產(chǎn)生干擾或者局部的放電，從而引起引線故障。

3、絕緣的故障

變壓器質(zhì)量好壞的重點取決于其內(nèi)部的絕緣，變壓器內(nèi)部的絕緣發(fā)生損傷與故障，會導(dǎo)致地鐵安全運行出現(xiàn)障礙。變壓器的內(nèi)部天長日久遭受機械應(yīng)力、電、熱與環(huán)境的影響，會使得絕緣進一步老化，從而導(dǎo)致絕緣的故障。另外，變壓器其內(nèi)部墊塊松動、鐵心的絕緣不良、焊接不牢、線端松動等都會引發(fā)絕緣的故障。

三、變壓器產(chǎn)生的故障其解決的策略

1、解決繞組故障的措施

想解決地鐵電力系統(tǒng)中電力變壓器發(fā)生的繞組故障，可以從引起繞組故障的因素入手，采用對繞組結(jié)構(gòu)進行改善，修復(fù)其變形的部件，對松動的撐條與襯墊進行堅固，擰緊壓圈的螺絲，把機械的強度進行有效提升，并進行絕緣的修補、對浸漆進行干燥的處理，在必要的時候要把整個的繞組進行更換處理，以對其變形、移位、松動與短路等問題進行有效解決的目的。

2、解決引線故障的措施

為了對地鐵供電系統(tǒng)中的變壓器引線故障進行解決，在停運檢修變壓器的時候，工作人員應(yīng)該首先修復(fù)引線的焊接不良、螺栓松動等，對接觸不良的螺栓進行重新的緊固；另外，在進行焊接與修復(fù)之前要對焊接面進行清洗，焊接完成后要對開關(guān)轉(zhuǎn)換、焊點質(zhì)量與螺栓進行認真檢查，保證一切都沒有問題才可以進行正常的運行，避免在運行過程中發(fā)生焊點脫落，而引起事故的發(fā)生；如果情況嚴重必須進行引線更換的時候，工作人員一定要先把引線周邊的臟污與灰塵進行清理后，才可以進行正常更換，以防止這種灰塵與臟污對新引線產(chǎn)生不良影響。需要加以注意的是：當(dāng)發(fā)生引線封閉的不嚴、接觸不良或者絕緣發(fā)生受潮時，務(wù)必要進行新引線的更換。

3、解決絕緣故障的措施

想要對地鐵變壓器絕緣故障進行解決，大多數(shù)情況下采取的措施是：首先要確定其發(fā)生故障的真正起因。假如是因為受到機械應(yīng)力、熱、電或者環(huán)境而致使絕緣受潮的，一定要及時針對受潮的絕緣做出干燥的處理；假如是因為變壓器油的質(zhì)量劣化而引起故障的發(fā)生，務(wù)必要對變壓器油進行處理或更換；另外，還應(yīng)該檢查變壓器的油道是不是有堵塞現(xiàn)象的發(fā)生，并且把油道中的雜物進行清理，進一步對絕緣問題進行解決。

4、增強對供電系統(tǒng)設(shè)備的維護

解決供電系統(tǒng)變電器的故障，不但要對引線、繞組線及絕緣等進行故障解決外，還應(yīng)該進行供電系統(tǒng)的安全管理制度的建立與健全，對供電系統(tǒng)其安全設(shè)備、監(jiān)測與信息傳輸系統(tǒng)及消防設(shè)施等進行有效完善，并且要增強對供電設(shè)備的日常維護。對安全管理制度進行有效規(guī)范，是保證地鐵正常安全運營的前提。所以，必須要做到對地鐵設(shè)備的日常維護與地鐵的災(zāi)害應(yīng)急制度的建立與完善，這是使地鐵可以安全運營的必要保障。

參考文獻：

[1]楊煉，范春菊，孫陳勇.地鐵供電系統(tǒng)繼電保護方案研究.[J].供用電.2012（03）

[2]廖頌文.配電變壓器日常運行維護問題探討 [J].電子世界， 2015（23-26）

[3]張默.談地鐵供電系統(tǒng)中的變壓器保護及故障解決 [J].企業(yè)科技與發(fā)展.2010（18）