高速铁路牵引变电所继电保护

江震宇

摘要：随着我国经济社会的不断发展，高速铁路为了适应时代的发展也在不断提高自身的建设质量，通过创新引进新技术，逐渐满足了人们的日常出行混入交通运输的需求。但是高速铁路的发展也带来了一些问题，特别是在高速铁路牵引变电所继电保护方案方面常常会出现问题。本次研究针对此问题，提出了有关高速铁路馈线保护配置及保护整定中需要注意的问题，为高速铁路牵引变电所继电保护提出了完整的方案。

关键词：高速铁路;牵引供电系统;继电保护

1牵引供电系统

1.1牵引变电所、分区所、AT所

牵引变电过程是需要经过牵引变电所进行电能转化的，其主要工作原理是高压电转化为低电压的交流电，再将这种交流电通过相应的电网传送给高速铁路上的接触網上，以此保证机车运行时所需的电能。但是作为单相负荷的牵引负荷，使用常规的接线变压器无法使单相负荷均匀地分配到电力系统三相中去，所以为了使单相负荷能够均匀分配，在进行牵引变电的时候要利用一些例如斯科特接线、阻抗匹配平衡接线等变压器进行工作。

1.2牵引网

牵引网是一种较为复杂的多导线供电的回路，其主要是由馈电线、接触网、回流线组成的。牵引网的主要供电方式分为几种，其中包括：直接供电、带吸流变压器（BT）供电、自耦变压器（AT）供电和全并联AT供电方式等多种方式供电。BT供电现在已经不常使用了，主要是由于其无法做到对通信线路的防护，而且连接接触网的方式较为复杂和麻烦，机车的受流条件差。其中较为简单便捷的供电方式为直接供电，由于它结构简单，所以在建设的时候成本较低，对节约成本有着较有效的作用。在这些供电方式中，应用作为广泛的就是自耦变压器（AT）供电和全并联AT供电方式，这两种供电方式具有较强的供电能力，不仅减少了牵引变电所的数量，还可以大量的节省建造牵引变电所的资金，促进相关资金的合理运用。

2馈线保护配置及保护整定中需要注意的问题

目前，在高铁以及客运专线引变电所馈线中使用的保护配置常见的有四种，一是距离保护、二是电流速断保护、三是过电流保护、四是电流△I保护。作为馈线主保护，距离保护能够有效防止由于机车带电过变电所分相从而导致的越级跳闸的问题。馈线后备保护有三种，即设置电流速断保护、过电流保护和电流增量△I保护，在对保护进行整定时要注意以下几个方面：（1）因此在进行馈线PT断线闭锁距离保护整定时，要根据供电所具体的情况（不同的公司给牵引变电所提供馈线保护装饰的具体参数和不同产品之间的PT断线判据原理），来进行保护整定。（2）在实际中，有些时候馈线的最小负荷电流与最小短路电流十分相近，简单的常规整定时无法满足过电流保护灵敏度的需求的，因此在整定过程中，要重点注意该部分的整定。

3热过负荷保护应用分析

3.1变压器热过负荷保护

牵引变压器是电气化铁路最为重要的供电设备，对电气化铁路的安全运行和经济运行至关重要。变压器绝缘材料长期处在热作用下将丧失弹性，变得很松脆，这将导致电气强度降低。变压器绕组热点温升是影响其安全运行和绝缘寿命的关键因素，为了保证变压器绝缘不至于在过热的情况下导致损坏和影响规定的使用寿命，在IEC及国家的变压器标准中都对变压器温升限制值作了规定，并相应地有一定的过负荷曲线组。

电气化铁路负荷为不对称负荷，目前牵引变压器采用定时限过负荷保护，通过过电流倍数和动作时限来实现。该保护方案具有很大的局限性，如过负荷定值整定过高，将导致变压器长期运行于过负荷状态，将缩短变压器使用寿命;如整定值过低，将导致变压器因过负荷频繁跳闸，不利于充分发挥变压器过负荷能力。究其原因是该种保护方案不能客观反映变压器温升，使得变压器保护方式与实际的过负荷能力不相适应。

为了确保过负荷限制值的准确性，我们通常将热点温度作为过负荷限制值，其能够将变压器内部的热状态直接真实的反映出来，对于提高牵引变压器的过负荷能力有着十分重要的作用。变压器温度测量分为两大类，一是直接测温、二是间接测温。直接测温是利用变压器内部发热体中埋设温度传感器从而达到测温的目的，而间接测温与直接测温不同，其是利用变压器时间对电流特性的曲线来反映内部温升。

3.2馈线热过负荷保护

所谓的馈线热过负荷保护，简单来说就是通过将外界环境温度变化以及接触线电流的数据收集起来，并利用内部程序进行计算，将接触线的固有特性与计算得出的结果相比较，针对不同的情况发出相应的警报或者跳闸等命令，从根本上确保接触网的安全。

馈线热过负荷保护的动作特性是一条自然对数的反时限曲线。保护整定的项目如下：

式中T-时间常数，整定范围为1-120min。In—接触线允许通过的持续电流，由接触线的固有特性决定;I—接触网中通过的电流。通常将热状态下的90%作为报警整定值，当然也可以结合实际情况进行合理的调整。接触线作为馈线热过负荷保护的主要对象，其本身具有固定的热特性，并且还是一条以电量为变量的反时限曲线。基于此在对接触线安装保护装饰整定曲线时，就要注意与接触线的固有曲线保持一致，除此之外，包装装置的整定曲线还需要与馈线的电流保护相互配合。配合曲线如图1所示。

接触线通过的电流以及持续的时间主要边线在接触线温升以及对接触线机械性能的影响等方面，简单来说，接触线允许持续电流的大小作为接触线耐热能力强弱的主要表现，接触线的热特性就是确定即出现允许持续的电流。

由于我国高铁以及客运专线牵引符合承载的电流较大，且持续时间较长，因此传统的定时限过负荷保护已经无法满足运行的需求，热过负荷保护已经开始逐渐替代了定时限保护。

4结束语

随着我国高速铁路和客运专线建设的快速发展及设计、运行经验的不断积累，牵引变电所继电保护配置方案将得到进一步的完善。

参考文献

[1]张增红，高速铁路牵引变电所继电保护探讨山东工业技术，2018（16）：158-158

[2]贾宗帅.高速铁路牵引变电所继电保护方案探讨[J].建筑工程技术与设计，2016（21）：1881-1881.

上海铁路局杭州供电段，上海 310000