浅谈地铁变电保护装置选择

浅谈地铁变电保护装置选择

牛阿俊

牛阿俊

深圳市地铁集团有限公司

摘要:地铁变电系统是地铁正常运作的关键，在整个地铁运营过程中发挥着极其重要的作用。目前我国地铁变电系统措施比较多，而且产品类型丰富。在对保护装置的选择上需要根据实际情况进行选择，全面考虑功能、性价比及维护便利性。因此，科学选择地铁变电系统的保护装置，对地铁正常运作具有重要意义。

关键词:地铁变电；系统构成；保护装置?

前言

轨道交通供电取自电网，通过电网和交通用电的变换及输送，以适当的电压等级供给城市轨道交通的各类用电设备，为地铁运行提供电能，保证地铁车站各个设备的电力供应。

1.地铁变电系统的主要构成?

1.1外部电源。外部电源有三种供电形式：集中式、分散式、混合式。主要为变电所供电，每种供电形式有不同的特点，在采取某种供电形式时需要根据实际情况进行选择，我国大部分的还是采取集中供电方式较多。

1.2主变电所。主变电所接受110kV的城域高压电源，经过降压处理为35kV或者10kV的中压电源现给牵引变电所和降压变电所提供，该主变电所有两路进线电源，还有互为备用的两段母线。

1.3牵引供电系统。主要是按容量设置两组牵引整流机组并列运行，核心部分是牵引变电所，把中压环网的交流电源进行变压、整流为直流电源再通过牵引网馈出给列车使用。牵引变电所向接触网（接触轨）供电方式有两种即单边供电和双边供电。直流牵引供电系统电压值有DC1500V、DC750V两种。?

1.4动力照明系统。动力照明系统的主要功能是将35kV或者10kV的交流中压降压为220/380V的交流电压，为除地铁列车以外的其他一切用电设备提供电能，如信号、事故照明等。?

1.5电力监控系统。电力监控系统（简称SCADA系统）实现控制中心（OCC）对供电系统进行集中管理和调度、实时控制和数据采集。通过“四遥”（遥控、遥信、遥测、遥调）对地铁系统中的主要电气设备进行监督和控制，以实现对整个供电系统的运营调度和管理。其主要特点是能够随时准确地对供电系统各重要组成部分的数据进行远程采集和控制。?

2.地铁变电系统设计保护装置的重要性?

2.1用来切除短路故障，确保变电系统的正常运行和提高供电质量?

供电的控制和保护是地铁变电系统的核心技术。在地铁供电系统中，配置专门的继电保护装置对于系统的正常运行和提高供电质量具有重要的意义。保护装置可以及时准确地检测到电路故障并自动进行修复排除，还可以保证电气参数在地铁运行时保持正常不发生错误跳闸现象，以此确保供电系统的正常运行和地铁安全。?

2.2继电保护与自动重合闸装置配合使用，对改善供电方案、提高运行效益

电线路70%左右的短路故障属于瞬时性故障，具有自消性，即在继电保护装置动作、断路器跳闸后短路故障可以自行消除，采用自动重合闸装置将断路器重合闸后能继续正常供电。这样就减少了排除故障的时间，有利地铁的正常运营，对提高运行效益很有价值。?

3.地铁变电系统保护装置的选择要求?

根据继电保护在电力系统中所担任的任务，一般情况下，对动作与跳闸的继电保护在技术上有四条基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。?

3.1选择性。指电力系统某点发生短路时，继电保护应当只将与短路部分直接有关的断路器跳闸，把故障部分切除后，非故障部分仍能继续运行，使停电范围最小。继电保护的这种动作性能就叫做有选择性；选择性由合理地采用继电保护方式与正确地整定计算、调试、运行维护来保证。?

3.2速动性。地铁变电系统与一般的变电系统相比，发生故障的危害性更为严重，因此安装的保护装置必须具有速动性，即以最短的时间将故障部分切除，防止故障范围的进一步扩大，降低故障对设备的损害程度。切除时间包括两方面：保护装置和断路器动作时间。相对比较快速的保护动作时间大约是0.04～0.08s，最快为0.01～0.04s，一般的断路器的跳闸时间为0.06～0.15s，最快的能到达0.02s～0.06s。?

3.3灵敏性（也叫灵敏度）。是指在保护范围内发生短路或不正常状态时，保护装置能敏锐反应并动作的能力，灵敏性一般用灵敏系数来衡量。?

3.4可靠性。是对跳闸继电保护装置最根本的技术要求，具体包括安全性和信赖性两方面。所谓安全性，要求保护装置不发生误动，即保证在地铁运行正常时保护装置一定不动作；信赖性要求保护装置不拒动，即在保护范围内发生短路时一定要有及时的反应动作。不符合可靠性技术要求的跳闸继电保护装置可能会发生误动动作和拒动动作，给电力系统的正常运行造成重大损害。?

4.地铁变电系统中根据一次设备选择对应配置的保护装置?

地铁变电系统中我们应该根据一次设备来选择与之相对应保护配置的继电保护装置；微机继电保护装置主要包括测量部分、逻辑部分、执行部分。测量比较部分主要是通过被保护电气元件物理参量，与给定值进行比较，并根据比较结果对保护装置启动与否进行判断。逻辑部分主要是根据一定逻辑关系判定故障类型及范围，并对应指令执行输出。执行输出部分主要是根据逻辑部分所传指令完成保护装置所担负任务。因此，在选用地铁变电系统保护装置时，应当充分结合保护原则，根据工作原理并结合地铁变电系统的实际设备进行保护配置。?

主变电所110kV的主变压器应配置主变差动保护为主保护，变压器的差动保护主要是用来保护变压器内部、套管以及引出线上的相间短路，同时也可以保护单相层间短路和接地短路；根据变压器的内部故障还应装设瓦斯保护，瓦斯保护主要由瓦斯继电器、信号继电器、保护出口继电器等构成。瓦斯继电器装在变压器油箱与油枕的连接管上，当变压器内部故障时，由于短路电流和电弧的作用，故障点附近的绝缘物和变压器油分解而产生气体，同时由于气体的上升和压力的增大会引起油流的变化，利用这个特点构成的保护；变压器还要配置过流保护作为后备保护。国内的南瑞RCS-978系列变压器保护装置技术已经很成熟可以选择。?

牵引混合降压变电所的35kV进出线应配置线路光纤差动保护、过流保护、零序过流保护，保护由进口的西门子7SD61、7SJ63继电保护装置来实现。?

35kV整流变压器应配置电流速断保护、过流保护、零序过流保护、过负荷保护、变压器温度保护；整流器应配置过电压、温度、二极管、过电流、逆流保护，整流变压器与整流器组成整流系统相关保护可以由西门子保护7SJ63继电保护装置与整流器的PLC装置共同配合来实现。?

直流1500V进线应配置大电流脱扣保护、逆流保护的；直流1500V馈线应配置大电流脱扣保护、di/dt+△I、电流速断保护、过电流保护、双边联跳保护、低电压保护以上功能可以选择西门子保护DCP106装置；全所设备在负极柜设有一套框架泄漏保护选择西门子保护DCP116装置。?

5.结束语?

总之，地铁变电系统是地铁的动力系统，对于维持地铁的安全运行起着极为重要的作用。因此，我们十分有必要对地铁变电系统的构成及工作原理进行细致的分析，选择各项技术指标都符合要求的保护装置，保障人们的正常出行，对人们的生命财产安全负责。?

参考文献:

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