重合閘在鐵路供電系統(tǒng)中的應(yīng)用探究

摘 要：本文首先重點(diǎn)介紹了自動(dòng)重合閘的定義和在鐵路供電系統(tǒng)中應(yīng)用的基本要求，然后分析了自動(dòng)重合閘的重要性，最后分析了自動(dòng)重合閘的可行性，并以鐵路線路測(cè)試為例介紹了自動(dòng)重合閘的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：重合閘 鐵路 供電系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）07（c）-0116-01

近年來(lái)，隨著鐵路客運(yùn)專線的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)，鐵路逐漸向速度更快、載客量更大的方向發(fā)展，這相應(yīng)的對(duì)鐵路供電系統(tǒng)的可靠性、安全性等要求越來(lái)越高。在鐵路供電系統(tǒng)中輸電線路的主要作用是傳輸電能和聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)，而大多數(shù)輸電線路故障屬于瞬時(shí)性的故障，大量運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，自動(dòng)重合閘的廣泛運(yùn)用能夠有效地提高供電系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。因此，對(duì)自動(dòng)重合閘的研究具有十分重要的意義。

1 自動(dòng)重合閘及其應(yīng)用

1.1 自動(dòng)重合閘裝置

自動(dòng)重合閘是一種能夠按照實(shí)際需要將因故障而跳電的斷路器自動(dòng)投入的自動(dòng)裝置，屬于一種保護(hù)裝置，它能夠有效地提高供電系統(tǒng)的可靠性，降低停電損失，增大供電線路的送電容量。在電力系統(tǒng)中，自動(dòng)重合閘一般分為三大類(lèi)：?jiǎn)蜗嘧詣?dòng)重合閘、綜合重合閘和三相自動(dòng)重合閘。在鐵路供電系統(tǒng)中，對(duì)自動(dòng)重合閘裝置具有以下幾個(gè)基本要求。

（1）重合閘僅能重合一次。當(dāng)鐵路供電線路發(fā)生永久性故障時(shí)，在線路短路器發(fā)生重合后，又因電流的保護(hù)作用而發(fā)生跳閘，此時(shí)自動(dòng)重合閘裝置不可以在此進(jìn)行動(dòng)作合閘。

（2）自動(dòng)重合閘裝置的動(dòng)作要足夠快。自動(dòng)重合閘裝置的動(dòng)作時(shí)間足夠快時(shí)可以提高鐵路供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，同時(shí)減少停電的時(shí)間，又考慮到電壓中斷時(shí)間，就必須存在一定的時(shí)間讓斷路器和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠充分準(zhǔn)備好重新合閘。一般的，自動(dòng)重合閘的時(shí)間要求為0.5 s左右。

（3）在工作人員手動(dòng)進(jìn)行跳閘之后，或者當(dāng)斷路器被工作人員手動(dòng)合閘時(shí)，因供電線路發(fā)生故障，又立即發(fā)生動(dòng)作跳閘，這時(shí)自動(dòng)重合閘裝置不可以再次進(jìn)行動(dòng)作。

（4）只有當(dāng)自動(dòng)重合閘能根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)恢復(fù)，并且不再需要工作人手動(dòng)操作時(shí)，才可以確保進(jìn)行自動(dòng)重合閘的下一次動(dòng)作。

（5）能夠在重合閘之前或重合閘之后加速繼電保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)具有接收外來(lái)閉鎖信號(hào)的作用。

1.2 自動(dòng)重合閘的重要性

與城市配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相比較，鐵路系統(tǒng)的電纜貫通線的供電半徑更大，供電區(qū)間一般長(zhǎng)度為40～60 km，由于受地形條件等的限制，供電系統(tǒng)的跨度往往超過(guò)了60 km，有時(shí)達(dá)到100 km，由于復(fù)雜的地形、多變的氣候以及人為破壞等多方面因素，時(shí)常發(fā)生事故。鐵路供電電纜貫通線的供電負(fù)荷主要沿鐵路分布，其用電對(duì)象主要包括鐵路沿線的信號(hào)燈及其他電氣設(shè)備、沿線各廠工作，接入點(diǎn)多，負(fù)荷小，時(shí)常發(fā)生瞬時(shí)性故障。自動(dòng)重合閘在供電系統(tǒng)中的作用可歸納為四點(diǎn)：第一，對(duì)于瞬時(shí)性的故障，能夠迅速的恢復(fù)供電，提高了供電系統(tǒng)供電的及時(shí)可靠性；第二，對(duì)于兩側(cè)的電源線路，能夠提高供電系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高了供電線路的輸送容量；第三，能夠及時(shí)的糾正由于斷路器或者繼電保護(hù)誤動(dòng)作而引起的誤跳閘；第四，可以節(jié)約投資。

以鐵路供電線路的故障為例分析，鐵路供電線路的短路故障可分為兩大類(lèi)，即瞬時(shí)性故障與永久性故障。當(dāng)發(fā)生瞬時(shí)性短路故障時(shí)，自動(dòng)重合閘能夠有效地保證在第一時(shí)間供電，但與交流電系統(tǒng)保護(hù)不同，必須在直流斷路器重合閘之前進(jìn)行線路的測(cè)試，確定供電發(fā)生的是永久性故障，從而允許直流斷路器進(jìn)行重合閘。所以，自動(dòng)重合閘的存在確保了直流牽引線保護(hù)的選擇性、可靠性和快速性的要求。

1.3 自動(dòng)重合閘的應(yīng)用

（1）自動(dòng)重合閘的可行性。大量鐵路供電線路架空運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明，在輸電線路上切除非全相故障容易引起殘留電壓，然后對(duì)線路重合閘時(shí)會(huì)使殘留電壓過(guò)渡到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)電壓中，從而導(dǎo)致線路振蕩并產(chǎn)生過(guò)電壓，有時(shí)最大電壓達(dá)到穩(wěn)態(tài)電壓的兩倍。如果不考慮切除線路引起的過(guò)電壓，重合閘過(guò)電壓的影響因素主要包括殘留電壓的大小和極性以及進(jìn)行重合閘時(shí)，電源電壓相位角的大小。根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)研究理論可知，電纜線路的長(zhǎng)度、接地方式以及電抗器的聯(lián)接方式以及電源電壓的相位角等因素都影響到殘留電壓和穩(wěn)態(tài)電壓值的大小。

此外，重合閘的過(guò)電流會(huì)對(duì)供電系統(tǒng)的電纜系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。當(dāng)發(fā)生單相短路時(shí)，與架空方式相比，供電系統(tǒng)的電纜線采用接地方式后，短路電流會(huì)增大很多倍，一旦發(fā)生永久故障就會(huì)對(duì)變壓器形成很大的電流沖擊。但是對(duì)電氣化的鐵路而言，電纜貫通線的負(fù)荷偏小，使用容量小的調(diào)壓器能夠降低短路電流的沖擊作用，同時(shí)還可以切除接地故障，滿足調(diào)壓器穩(wěn)定性和主變的要求。

（2）在鐵路線路測(cè)試中的配合應(yīng)用。目前在鐵路供電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中，自動(dòng)重合閘的條件要求：一是要線路測(cè)試通過(guò)，而是重合閘設(shè)定值要大于重合閘失敗的次數(shù)。一方面在線路測(cè)試中，首先由電路饋線接收到合閘命令進(jìn)行合閘，回路在這一瞬間將會(huì)注入短時(shí)脈沖給母線電壓，即將電壓通過(guò)電阻加到接觸網(wǎng)上，檢測(cè)短路現(xiàn)象，在手動(dòng)模式或者在自動(dòng)模式下連續(xù)檢測(cè)N次，每次檢測(cè)時(shí)間間隔為T(mén)秒，如果每次檢測(cè)結(jié)果都為短路，則認(rèn)為發(fā)生永久性短路故障，重合閘裝置返回。非永久性的短路故障判斷條件是連續(xù)M次檢測(cè)到無(wú)短路，其中。參數(shù)N、T、M的值由系統(tǒng)裝置本身決定。

除了在鐵路中，軌道交通系統(tǒng)例如地鐵、輕軌等也常常發(fā)生這類(lèi)事故，鐵路供電系統(tǒng)中重合閘的應(yīng)用可與次緊密聯(lián)系。以北京某城際鐵路曾發(fā)生的事件為例，某日在工作人員發(fā)出合閘命令后，與此相應(yīng)的虧嫌棄沒(méi)有發(fā)生動(dòng)作，經(jīng)檢修發(fā)現(xiàn)，線路檢測(cè)人員少拆除了一組地線，而將該地線拆除后，斷路器就立刻合閘成功。在這次事件中，回路的電阻不足1歐姆，達(dá)不到供電線路的檢測(cè)條件，防止了饋線開(kāi)關(guān)在帶故障合閘后加速了跳閘，起到了一定的保護(hù)作用。

2 結(jié)語(yǔ)

隨著電力系統(tǒng)的日益發(fā)展，電力系統(tǒng)的復(fù)雜性越來(lái)越高，為此，必須要有完全的保障措施確保電力系統(tǒng)的安全，保障鐵路供電系統(tǒng)供電的安全性、穩(wěn)定性與可靠性。自動(dòng)重合閘作為電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置的一個(gè)重要組成部分，其對(duì)鐵路供電系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等具有十分重要的作用，然而，自動(dòng)重合閘也存在著一定的缺陷，即不考慮線路故障的類(lèi)型，不論是瞬時(shí)性故障還是永久性故障，都直接進(jìn)行合閘，具有一定的盲目性。因此，在鐵路供電系統(tǒng)中一定要科學(xué)合理的考慮自動(dòng)重合閘的應(yīng)用，同時(shí)注重與一些先進(jìn)的重合閘相結(jié)合，例如微機(jī)式自適應(yīng)重合閘等，進(jìn)一步提高鐵路供電系統(tǒng)供電的可靠性與穩(wěn)定性，不斷滿足鐵路快速發(fā)展相應(yīng)的供電要求。

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