地鐵變電系統(tǒng)的構(gòu)成和保護(hù)裝置的選用

高陽

摘 要：目前我國的城市化進(jìn)程不斷加快，大型城市的交通壓力日益增大，地鐵的建設(shè)有效緩解了這一問題。地鐵變電系統(tǒng)是地鐵建設(shè)的重要構(gòu)成部分，對(duì)地鐵的正常、安全運(yùn)行具有支撐作用，而地鐵變電系統(tǒng)選用的保護(hù)裝置對(duì)變電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有保障作用，本文立足于此，對(duì)地鐵變電系統(tǒng)的構(gòu)成和保護(hù)裝置的選用進(jìn)行了具體的分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：地鐵；變電系統(tǒng)；構(gòu)成；保障裝置；選用

目前地鐵以快捷、經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)勢(shì)快速成為大型城市人們出行的重要方式，而地鐵正常的運(yùn)營離不開變電系統(tǒng)的支撐，變電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行也必須有保護(hù)裝置的保障。因此，加強(qiáng)對(duì)地鐵變電系統(tǒng)構(gòu)成的研究以及科學(xué)、合理的選用保護(hù)裝置成為地鐵管理部門的重要研究課題。

1 地鐵及其變電系統(tǒng)的構(gòu)成分析

地鐵主要建設(shè)在城市地下隧道內(nèi)，是一種重要的城市軌道交

通系統(tǒng)，地鐵的統(tǒng)一指揮和集中調(diào)度運(yùn)輸組織嚴(yán)格按照有軌交通的規(guī)定進(jìn)行，其不會(huì)受地面天氣狀況的影響，能夠快捷、安全的輸送乘客。

地鐵運(yùn)行系統(tǒng)的組織運(yùn)輸和安全穩(wěn)定運(yùn)行需要多專業(yè)協(xié)調(diào)配合，例如供電、通信、線路等，這就需要強(qiáng)有力的變電系統(tǒng)作為保障，下面具體分析地鐵變電系統(tǒng)的構(gòu)成部分：第一，外部電源。外部電源主要包括3種供電形式即集中式供電、分散式供電以及混合式供電，外部電源的主要作用是為主變電所提供外部城市電網(wǎng)電源。外部電源的3種供電形式都有自己的特點(diǎn)，分散式供電能夠有效降低主變電所的運(yùn)行成本；混合式供電中一部分是利用集中供電，一部分是利用分散式供電，是一條交通軌道線路；集中式供電則比較容易管理，是我國目前主要的供電模式。第二，主變電所。主變電所的供電方式采用的是集中式供電，通常集中供電方式提供的是110kV的城域高壓電源，需要對(duì)其進(jìn)行降壓處理才能提供各牽引變電所和降壓變電所，一般是將110kV處理為10kV或35kV。另外主變電所的進(jìn)線電源分為兩路，還具備互相備用的兩段母線。第三，牽引供電系統(tǒng)。牽引供電系統(tǒng)的中心是牽引變電所，其主要按容量設(shè)置兩組牽引整流機(jī)組，并且二者是并列運(yùn)行的。變壓、整流中壓環(huán)網(wǎng)的交流電源，使之變?yōu)橹绷麟娫矗笤偻ㄟ^牽引網(wǎng)反饋供給列車使用。單邊供電和雙邊供電是牽引變電所向接觸軌供電的主要的兩種方式。另外直流牽引供電系統(tǒng)的電壓值主要有兩種即DC1500V和DC750V。第四，動(dòng)力照明系統(tǒng)。動(dòng)力照明系統(tǒng)的主要作用是對(duì)35kV或10kV的交流中壓進(jìn)行降壓處理，使其成為220V或380V的交流電壓，為列車以外的地鐵運(yùn)行系統(tǒng)中的所有用電設(shè)備提供電能，例如信號(hào)照明等設(shè)備。第五，電力監(jiān)控系統(tǒng)。電力監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)控制中心對(duì)供電系統(tǒng)的集中調(diào)度和管理并進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集和控制。監(jiān)測(cè)和控制地鐵運(yùn)行系統(tǒng)中的電氣設(shè)備是通過遙控、遙信、遙測(cè)、遙調(diào)實(shí)現(xiàn)的，從而有效保障整個(gè)地鐵供電系統(tǒng)的運(yùn)營調(diào)度和管理。

2 地鐵變電系統(tǒng)保護(hù)裝置的選用

2.1 保護(hù)裝置的工作原理 保護(hù)裝置的動(dòng)作主要依據(jù)的是繼電保護(hù)在對(duì)電力系統(tǒng)故障進(jìn)行檢測(cè)和反映后，積極對(duì)故障的特點(diǎn)和范圍作出判斷提供的相關(guān)信息。繼電保護(hù)裝置根據(jù)變化的物理量或電氣量有選擇性的將故障切除或進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)備異常狀態(tài)的警報(bào)。首先，單元取樣，電力系統(tǒng)通過電氣隔離將物理量轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｕ涎b置檢測(cè)單元所接受的信號(hào)。其次，測(cè)量部分將單元取樣提供的信息與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的數(shù)值進(jìn)行對(duì)比分析，從而判斷電力系統(tǒng)中是否存在故障以及存在故障的類型和范圍，并進(jìn)行相應(yīng)的信號(hào)輸出工作。再者，邏輯部分接收到測(cè)量部分的信號(hào)，開始進(jìn)行輸出信號(hào)的特點(diǎn)以及組合方式的順序的分析，從而有效判斷保護(hù)裝置是否需要?jiǎng)幼鳎唧w的要對(duì)電力系統(tǒng)的哪部分設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。最后是執(zhí)行部分的工作，執(zhí)行部分主要的作用是對(duì)故障處理結(jié)果負(fù)責(zé)，一般分為兩種：一種是聲、光信號(hào)繼電器，例如閃光信號(hào)燈等；另一種是斷路器操作的分閘線圈。對(duì)斷路器進(jìn)行分閘作業(yè)。

2.2 選用保護(hù)裝置的原則 地鐵運(yùn)行系統(tǒng)較為復(fù)雜、龐大，因此選用保護(hù)裝置時(shí)應(yīng)堅(jiān)持以下幾點(diǎn)：一是可靠性，可靠性是保護(hù)裝置最基本、最重要的性能，保護(hù)裝置的可靠性具體的來說主要包括安全性和信賴性。其中安全性是指保護(hù)裝置的動(dòng)作是科學(xué)、合理的，在地鐵正常運(yùn)行時(shí)不發(fā)生誤動(dòng)作；信賴性是指保護(hù)裝置在地鐵變電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)作出反應(yīng)工作，從而保證地鐵的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。二是選擇性，選擇性是指保護(hù)裝置對(duì)變電系統(tǒng)出現(xiàn)的故障進(jìn)行逐級(jí)排除，變電系統(tǒng)發(fā)生故障后故障設(shè)備或線路自有的保護(hù)功能有效切除故障，當(dāng)故障設(shè)備或線路沒有動(dòng)作或斷路器失靈時(shí)，保護(hù)裝置才能將有關(guān)故障部分的斷路器跳閘，切除故障。保障非故障區(qū)域正常運(yùn)行，將故障的影響降到最低限度。各個(gè)設(shè)備的保護(hù)裝置設(shè)置應(yīng)堅(jiān)持逐級(jí)配合的原則，有選擇性的切除變電系統(tǒng)的故障。三是靈敏性，靈敏性也成為靈敏度，主要說的是變電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)保護(hù)裝置能夠迅速做出反應(yīng)和動(dòng)作，是通過一年校驗(yàn)一次的靈敏系數(shù)來衡量的。四是速動(dòng)性，保護(hù)裝置的速動(dòng)性是指變電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能夠以最短的時(shí)間判斷并切除故障，縮小故障的影響范圍，減少故障損壞對(duì)地鐵造成的損失。

3 地鐵變電系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的保護(hù)裝置

3.1 主變電所 主變電所110kV的主變壓器應(yīng)配置主變差動(dòng)保護(hù)為主保護(hù)，變壓器的差動(dòng)保護(hù)主要是用來保護(hù)變壓器內(nèi)部、套管以及引出線上的相間短路，同時(shí)也可以保護(hù)單相層間短路和接地短路；根據(jù)變壓器的內(nèi)部故障還應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)，瓦斯保護(hù)主要由瓦斯繼電器、信號(hào)繼電器、保護(hù)出口繼電器等構(gòu)成。

3.2 牽引變電所 牽引混合降壓變電所的35kV進(jìn)出線應(yīng)配置線路光纖差動(dòng)保護(hù)、過流保護(hù)、零序過流保護(hù)，保護(hù)山進(jìn)口的西門子7SD61、7SJ63繼電保護(hù)裝置來實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，更多的新技術(shù)和新設(shè)備應(yīng)用在地鐵變電系統(tǒng)中，地鐵變電系統(tǒng)應(yīng)不斷完善和優(yōu)化系統(tǒng)性能，在保護(hù)裝置的選用方面也要綜合考慮，結(jié)合保護(hù)裝置的工作原理以及相關(guān)的功能、性價(jià)比等眾多方面的因素，科學(xué)、合理的選擇保護(hù)裝置，從而更好的服務(wù)于變電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，提高地鐵的運(yùn)行效率，高效緩解日益加大的交通壓力。

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