地鐵變電系統的構成和保護裝置的選用

摘 要：隨著科學技術的進步，更多的新技術和新設備應用在地鐵變電系統中，地鐵變電系統應不斷完善和優化系統性能，在保護裝置的選用方面也要綜合考慮，結合保護裝置的工作原理以及相關的功能、性價比等眾多方面的因素，科學、合理的選擇保護裝置，從而更好的服務于變電系統的正常運行，提高地鐵的運行效率，高效緩解日益加大的交通壓力。

關鍵詞：地鐵；變電系統；構成；保障裝置；選用

地鐵是緩解大型城市交通壓力的重要手段，對市民而言具有方便快捷、花費少等優點。本文將著重從地鐵變電系統的構成和保護裝置的選用這兩個角度研究如何保證地鐵的正常運行。

一、地鐵變電系統主要構成

（一）外部電源。外部的電源主要存在混合式、分散式、集中式三種供電的形式，主要是為主變電所供電外部城市的電網電源。其分散供電的節省主變電所成本，在混合式的供電方式也就是指一條軌道的交通線路。有的采用了集中供電，有的采用了分散式的供電。我國的目前主要的采用的是集中供電的方式。

（二）主變電所。主變電所指的是采用集中式供電的方式，一般情況下接受110kV城域的高壓電源，通過降壓處理后，將電壓控制在35kV或10kV左右的中壓電源，再將其提供給牽引變電所以及降壓變電所。這種主變電所具有兩路進線的電源，同時還存在互為備用的母線。

（三）牽引供電系統。牽引供電系統核心為牽引變電所，其主要根據其容量來設置兩組牽引整流機組的并列運行。將中壓環網交流電源做好變壓處理，整流成直流電源后然后通過牽引網反饋給列車進行使用。牽引變電所的接觸軌的供電方式主要有兩種方式，分別是單邊供電、雙邊供電。其直流牽引供電系統中電壓值包括DC750V和DC1500V兩種。

（四）動力照明系統。動力照明系統主要的功能就是把35kV或10kV交流中的電壓降壓到220或者380V交流電壓，從而為除地鐵列車之外其他的一切用電設備來提供電能，比如事故、信號照明等。

（五）電力監控系統。電力監控系統也可以稱為SCADA系統，實現控制中心對供電系統實施集中的調度和管理，進行控制、采集數據。通過遙信、遙控、遙調、遙測對地鐵系統當中主要的電氣設備實施控制和監督，從而實現對供電系統運營調度以及管理。該系統的主要特點就是可以隨時并且準確地對供電系統中的各個重要的組成內容數據實施遠程采集以及控制。

二、地鐵變電系統設計保護裝置的重要性

（一）用于切除短路問題，保證變電系統能夠正常地運行，從而提高供電質量

控制供電并且進行供電保護保護是地鐵的變電系統中最為核心的技術。在地鐵的供電系統當中，配置好專門繼電保護裝置對系統正常地運行、提高供電的質量有著十分重要的作用。保護裝置能夠及時而準確地做好到電路的故障，自動修復、排除，還能夠保障電氣的參數，在地鐵的運行當中，保持著正常地不發生錯誤的跳閘現象，從而保證供電系統能夠正常地運行，保障地鐵的安全。

（二）繼電保護和自動重合閘裝置能夠配合使用，從而改善供電的方案，提高運行的效益具有很高價值

電線路中有70%左右短路故障是瞬時性的故障，能夠自消性，也就是在繼電保護裝置動作、斷路器跳閘之后的短路故障能夠自行地消除，使用自動重合閘的裝置保證斷路器重合閘之后可以繼續正常地供電。這樣就可以減少排除故障時間，有利于地鐵正常地運營，對于提高運行的效益有著很高的價值。

三、地鐵的變電系統保護裝置選用

（一）保護裝置工作原理

保護裝置的動作主要依據的是繼電保護在對電力系統故障進行檢測和反映后，積極對故障的特點和范圍作出判斷提供的相關信息。繼電保護裝置根據變化的物理量或電氣量有選擇性的將故障切除或進行相應的設備異常狀態的警報。首先，單元取樣，電力系統通過電氣隔離將物理量轉變為保障裝置檢測單元所接受的信號。其次，測量部分將單元取樣提供的信息與系統設計的數值進行對比分析，從而判斷電力系統中是否存在故障以及存在故障的類型和范圍，并進行相應的信號輸出工作。再者，邏輯部分接收到測量部分的信號，開始進行輸出信號的特點以及組合方式的順序的分析，從而有效判斷保護裝置是否需要動作，具體的要對電力系統的哪部分設備進行保護。最后是執行部分的工作，執行部分主要的作用是對故障處理結果負責，一般分為兩種：一種是聲、光信號繼電器，例如閃光信號燈等；另一種是斷路器操作的分閘線圈。對斷路器進行分閘作業。

（二）選用保護裝置的原則

地鐵運行系統較為復雜、龐大，因此選用保護裝置時應堅持以下幾點：一是可靠性，可靠性是保護裝置最基本、最重要的性能，保護裝置的可靠性具體的來說主要包括安全性和信賴性。二是選擇性，保障非故障區域正常運行，將故障的影響降到最低限度。各個設備的保護裝置設置應堅持逐級配合的原則，有選擇性的切除變電系統的故障。三是靈敏性，靈敏性也成為靈敏度，主要說的是變電系統發生故障時保護裝置能夠迅速做出反應和動作，是通過一年校驗一次的靈敏系數來衡量的。四是速動性，保護裝置的速動性是指變電系統發生故障時能夠以最短的時間判斷并切除故障，縮小故障的影響范圍，減少故障損壞對地鐵造成的損失。

四、地鐵變電系統相對應的保護裝置

（一）主變電所。主變電所110kV主變壓器應當配置主變差動保護作為主保護，變壓器差動保護主要用于保護變壓器的套管、內部和引出線上相間短路，同時也能夠保護好單相層間短路以及接地短路；依照變壓器內部故障裝設瓦斯保護。瓦斯保護主要是由信號繼電器、瓦斯繼電器、保護出口繼電器等構成。

（二）牽引變電所。牽引混合降壓變電所35kV的進出線應當配置好線路的光纖差動保護，過流保護，零序過流保護，保護山進口的西門子7SD61、7SJ63繼電保護裝置來實現。

五、結束語

地鐵變電系統是地鐵的動力系統，對于維持地鐵的安全運行起著極為重要的作用。因此，我們十分有必要對地鐵變電系統的構成及工作原理進行細致的分析，選擇各項技術指標都符合要求的保護裝置，保障人們的正常出行，對人們的生命財產安全負責。

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