鐵路牽引變電所過(guò)負(fù)荷跳閘的原因和有效措施

摘要：鐵路行業(yè)發(fā)展迅速，電氣化鐵路尤其是高鐵在我國(guó)得到了大范圍的應(yīng)用，電力是電氣化鐵路安全運(yùn)營(yíng)的動(dòng)力，牽引變電所輸送電力的安全性、穩(wěn)定性和高效性等方面均是保證電氣化鐵路安全運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵。在鐵路供電中會(huì)設(shè)置很多牽引變電所，它可為鐵路沿線的機(jī)車提供源源不斷的電能，滿足機(jī)車行駛的需求，但是在實(shí)際運(yùn)行中牽引變電所經(jīng)常出現(xiàn)故障跳閘問(wèn)題。想要鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩珳?zhǔn)點(diǎn)運(yùn)營(yíng)，必須增強(qiáng)為其提供電能的鐵路牽引供電系統(tǒng)的可靠性。牽引變電所是鐵路牽引供電系統(tǒng)的核心，一定要減少設(shè)備故障發(fā)生率提高其可靠性，并對(duì)出現(xiàn)的設(shè)備故障及時(shí)正確地處置，縮短故障延時(shí)。

關(guān)鍵詞：牽引變電所；故障；處理

1 牽引變電所故障跳閘的主要原因

1.1 變電所主變?nèi)萘亢蛯?shí)際輸送量嚴(yán)重不符

個(gè)別鐵路牽引變電所存在主變壓器容量設(shè)置不合理的情況，下面以某條鐵路為例，主變?nèi)萘颗c實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中輸送的電量之間不對(duì)稱，其中鐵路牽引變電所的主變壓器設(shè)計(jì)容量均大于50MVA，該設(shè)計(jì)主要是為了適應(yīng)該條鐵路線的列車運(yùn)輸量。由于時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)在鐵路運(yùn)輸量增大，很多鐵路牽引變電所出現(xiàn)了超負(fù)荷運(yùn)行的情況。以鐵路牽引變電所變壓器容量較小的XX變電所為例，該變電所的主變壓器在設(shè)計(jì)時(shí)選擇的是最高能夠承受1.5倍的額定負(fù)荷，最高通過(guò)的電流量為394A，而這一鐵路牽引變電所主變壓器在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中單次通過(guò)的電流量高達(dá)690A，負(fù)荷達(dá)到了額定的1.8倍，以致該變電所經(jīng)常出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷跳閘的情況。

1.2 地區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)不完善

鐵路牽引供電系統(tǒng)電源引自地區(qū)電網(wǎng)，因此地區(qū)電網(wǎng)設(shè)備的正常與否將直接影響到鐵路牽引供電系統(tǒng)。地區(qū)電網(wǎng)供電條件、供電線路穩(wěn)定等情況直接影響了鐵路牽引變電所電源的質(zhì)量，而由于鐵路在近幾年當(dāng)中不斷擴(kuò)建、運(yùn)量不斷增多，對(duì)于電能的需求越來(lái)越多，而地方電網(wǎng)的建設(shè)未能與鐵路供電建設(shè)同步，也就導(dǎo)致鐵路牽引變電所的電源質(zhì)量明顯下降。其中最明顯的問(wèn)題之一是地區(qū)電網(wǎng)的供電線路長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致電能輸送中出現(xiàn)大量的損失，從而導(dǎo)致地方電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷的提升。同時(shí)，部分鐵路大部分建設(shè)在荒蕪人煙山林地區(qū)，自然條件復(fù)雜，而且山林地區(qū)還有很多隧道，這給地區(qū)電網(wǎng)的更新建設(shè)鋪設(shè)帶來(lái)較大的制約。

1.3 牽引工況的影響

牽引工況主要指的是在牽引供電狀態(tài)下列車所處的狀態(tài)，如列車正處于提速的工況下，牽引電流增大，則此時(shí)牽引供電系統(tǒng)當(dāng)中的電壓明顯下降。當(dāng)鐵路牽引變電所在接觸網(wǎng)天窗作業(yè)時(shí)，變電所電源的電壓值會(huì)增高，均處于111kV左右波動(dòng)，但是在接觸網(wǎng)天窗作業(yè)以外時(shí)，則變電所進(jìn)線電壓值會(huì)明顯下降。

2 減少鐵路牽引變電所故障跳閘的有效措施

2.1 合理對(duì)變電所數(shù)量進(jìn)行布置

鐵路牽引供電系統(tǒng)中牽引變電所的數(shù)量對(duì)供電的穩(wěn)定性有著明顯的影響，隨著當(dāng)前我國(guó)電氣化鐵路尤其是高速鐵路建設(shè)范圍的擴(kuò)大，也使得鐵路牽引供電系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)一步提升，并為此國(guó)家出臺(tái)了各類鐵路建設(shè)施工標(biāo)準(zhǔn)。在新規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，每?jī)蓚€(gè)牽引變電所之間的距離應(yīng)為45公里；而在條件不允許的特殊環(huán)境當(dāng)中，可以采用高壓分段輸送的方式減少每一段輸電線路的距離。同時(shí)每隔250公里還可以建立支柱牽引變電所，這一變電所的主要功能就是利用自己較為完善的母線將電能合理分配到各個(gè)變電所內(nèi)，進(jìn)而在出現(xiàn)故障跳閘時(shí)也能夠保證局部供電的穩(wěn)定。

2.2 合理規(guī)劃鐵路路徑

為了有效控制鐵路運(yùn)輸密度不同情況下對(duì)鐵路牽引變電所的供電質(zhì)量情況的影響，應(yīng)該對(duì)既有線路進(jìn)行合理的規(guī)劃，減少迂回的路線，并且盡量減少線路上坡的幾率。當(dāng)在無(wú)法避免上坡路線時(shí)，應(yīng)利用變電所供電線路長(zhǎng)度限制的方法對(duì)線路進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)還需要行車調(diào)度中心進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)列車運(yùn)行圖的把控，避免車輛運(yùn)行出現(xiàn)高峰期和低谷期，保證鐵路牽引變電所供電負(fù)荷的穩(wěn)定性。另外，根據(jù)鐵路牽引變電所實(shí)際容量，對(duì)列車超載運(yùn)輸情況進(jìn)行有效控制，在貨運(yùn)列車運(yùn)行前要對(duì)所承載貨品的重量進(jìn)行嚴(yán)格的審查，以免負(fù)荷過(guò)大對(duì)輸電線路造成損傷。

2.3 對(duì)牽引供電設(shè)備增容改造

隨著列車牽引重量和列車密度、時(shí)速等方面的需求越來(lái)越高，為了滿足供電能力，提高牽引供電系統(tǒng)的可靠性，則應(yīng)加大對(duì)牽引供電設(shè)備的投入，通過(guò)增容提高牽引變電所供電能力。一是通過(guò)增大牽引變壓器的容量，并采用V/X接線方式的牽引變壓器，其負(fù)載能力可提高一個(gè)容量級(jí)，過(guò)載能力可提高約25%；二是通過(guò)更換母線、接觸網(wǎng)承力索等主導(dǎo)電回路設(shè)備提高載流量。

2.4 改變供電方式，優(yōu)化供電范圍

對(duì)于過(guò)負(fù)荷故障頻繁的復(fù)線區(qū)段，可采用上下行并聯(lián)運(yùn)行供電方式，來(lái)提高末端電壓，保證供電能力；對(duì)供電范圍大，負(fù)荷多的供電臂可采取移設(shè)或增加電分相、改變分區(qū)所位置等方式優(yōu)化供電范圍，讓負(fù)荷分配更加合理，解決過(guò)負(fù)荷跳閘問(wèn)題。

2.5 合理配置保護(hù)定值

牽引變電所饋線的過(guò)流保護(hù)整定值主要按照躲過(guò)饋線最大負(fù)荷電流考慮，同時(shí)要按照饋線末端最小短路電流校驗(yàn)保護(hù)動(dòng)作的可靠性。實(shí)際運(yùn)行中要根據(jù)運(yùn)行圖的變化、接觸網(wǎng)及變電專業(yè)設(shè)備改造、供電方式改變等方面應(yīng)重新核算定值，避免因定值偏小導(dǎo)致跳閘。對(duì)復(fù)線區(qū)段和樞紐變電所過(guò)流定值調(diào)整進(jìn)行全面評(píng)估，防止因定值過(guò)大，負(fù)荷的疊加可能造成越級(jí)跳閘問(wèn)題的出現(xiàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代鐵路運(yùn)輸對(duì)電能質(zhì)量的需求越來(lái)越高，鐵路牽引變電所常會(huì)出現(xiàn)故障跳閘的情況，嚴(yán)重影響鐵路運(yùn)輸秩序，并且對(duì)車輛上的電子設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。通過(guò)合理布局牽引變電所數(shù)量、規(guī)劃好路徑、增容供電設(shè)備、優(yōu)化供電范圍、匹配好保護(hù)定值等有效措施能夠大大減少故障的發(fā)生，縮短停電延時(shí)，最大限度的保證牽引變電所的供電能力，確保運(yùn)輸秩序，為現(xiàn)代化鐵路發(fā)展提供可靠的保障。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：董倩；女；出生年月：1985年2月25日；漢；北京市順義區(qū)馬坡地區(qū)東豐村；本科；助理工程師；研究方向：牽引供電常見(jiàn)故障與排除。

（作者單位：中鐵電氣化鐵路運(yùn)營(yíng)管理有限公司北京維管段）