淺談地鐵供電系統中的變壓器保護及故障解決

許斌

摘 要：城市規模的擴大與現代社會的快速發展，使得人們對于地鐵交通的要求也在不斷地增大，對其安全性也提出了更高的要求。地鐵依靠速度較快、運量大的優勢特點，使其在現代社會中擁有了無法替代的重要作用。而供電系統作為地鐵中的重要組成系統，其可以為地鐵列車及其它的輔助設施提供有效的電能，供電系統是否可以正常的運行又是電力變壓器所決定的，電力變壓器是供電系統中的關鍵設備，擔負著電能的分配、電壓的變換與電能的傳輸等責任。鑒于地鐵供電系統所具有的重要作用，本文對地鐵的供電系統、供電方法、及保護措施做出了介紹，并對地鐵供電系統中的變壓器故障與其解決策略進行了分析。

關鍵詞：地鐵；供電系統；變壓器保護；故障解決；措施；

一、地鐵供電系統及相應的保護措施

1、地鐵供電方式

對于地鐵軌道交通系統的供電，城市電網采取的有三種供電方式：混合式、分散式及集中式供電。其中集中式供電是采用城市地鐵軌道的專用變電所，沿著地鐵軌道的線路，提供給城市地鐵軌道的供電系統運行所需要的電壓（依據線路與電量的不同進行提供）；分散式供電是通過地鐵軌道沿線的牽引與降壓變電所進行地鐵軌道的供電；混合式的供電，就是把集中式與分散式供電兩者有效地結合在一起，此種供電形式可以令供電系統變得更加的可靠與完善，保證地鐵的平穩運行。

2、地鐵供電系統

地鐵供電系統的構成主要由：降壓變電所、動力的配電系統、通信系統、與照明配電及設備監控的系統組成，供電系統所進行供電的范圍主要有車輛段、車站與區間及控制中心等。其在供電的過程中，與地鐵的供電、通風、照明、通信、信號、警報、扶梯與空調等設備相通，保證地鐵相關系統的正常運行。

3、供電系統的保護措施

地鐵的供電系統其保護主要是對供電系統變壓器運用的保護措施。即過電流、瓦斯、電流速斷、縱聯差動、過勵磁及零序電流及溫度保護等，當中最為重要的是縱聯差動與電流速斷的保護措施。這種保護是運用對縱聯差動或電流速斷的安裝，對一些故障進行相應解決，如：引線接地的短路、變壓器的中性點與電網側繞組直接接地、繞組匝間的短路、繞組和引出線的相間短路等。地鐵的供電系統其每個保護措施之間運行是相互配合與補充的。可以保證及時地對變壓器的各種故障問題進行解決，有效提升電力變壓器的運行可靠性。

其中，瓦斯保護是運用對反應變壓器氣體量及流速來對變壓器做出保護的措施，有效避免變壓器的油箱當中各種短路故障的發生，可以防止發生繞組的匝間或相間短路。在短路點電弧的作用下，變壓器會與另外的絕緣體進行分解，所產生的氣體會經過油箱與連通管一直流到油枕，從而運用氣體量與流速形成瓦斯保護。瓦斯保護其具有靈敏度高、動作快、接線簡單等特點，可以把油箱內部所產生的各項故間有效地反映。缺點是無法對油箱外的引出線及套管部位的故障進行反映。所以，其可以與差動保護進行配合使用，達到全面保護的目的。

4、變壓器溫度的保護措施

電力變壓器在運行當中，常常會有溫度增高的的現象發生，在溫度超過了變壓器的安全范圍時，就會使變壓器發生運行的故障。所以，在地鐵的供電系統運行過程中，一定要注意對變壓器的運行溫度進行有效保護，可以采取給變電器安裝溫度探頭、溫控箱或者運用空調等，對變電室的溫度進行有效控制，防止其溫度過高。同時，還可以選擇在變壓器的機身上進行風機的安裝等，以取得為其降溫的目的。繼而防止出現因為變壓器溫度升高而使地鐵供電系統無法正常運行的現象。

二、地鐵的供電系統中變電器容易發生的故障

1、繞組的故障

地鐵供電系統中的繞組故障，是最常見的故障之一。大多數情況下繞組故障是因為內在及外在因素共同作用下引發的，比如：變壓器的層間、股間、匝間的短路，繞組導線的焊接不牢，絕緣損壞，引線連接發生電弧、斷線與松動及調壓開關故障等，都會引起繞組的斷路、短路、變形、移位與松動，最嚴重的可能會引起整個繞組的燒毀。在以上故障出現時，變壓器可能還可以勉強地工作，但實際的情況是變壓器其內部已經被嚴重的損壞，抗短路的能力已經快速下降。而且繞組發生松散后，使得其內部場強的分布不均勻，特別容易發生局部的放電，從而讓導線發生損傷，導致繞組絕緣件發生碳化，最后發生繞組的短路，產生嚴重后果。

2、引線的故障

引線是變壓器的外部接線與內部繞組線中間的環節，在地鐵的供電系統中，引線所產生的作用是關鍵的銜接作用。其中，對引線接頭處理的質量是引起引線故障的重要原因。另外，引線開關接點的損壞、移位、螺栓的焊接不良與松動，都可能會引發短路、接觸不良或斷路，而致使線路產生干擾或者局部的放電，從而引起引線故障。

3、絕緣的故障

變壓器質量好壞的重點取決于其內部的絕緣，變壓器內部的絕緣發生損傷與故障，會導致地鐵安全運行出現障礙。變壓器的內部天長日久遭受機械應力、電、熱與環境的影響，會使得絕緣進一步老化，從而導致絕緣的故障。另外，變壓器其內部墊塊松動、鐵心的絕緣不良、焊接不牢、線端松動等都會引發絕緣的故障。

三、變壓器產生的故障其解決的策略

1、解決繞組故障的措施

想解決地鐵電力系統中電力變壓器發生的繞組故障，可以從引起繞組故障的因素入手，采用對繞組結構進行改善，修復其變形的部件，對松動的撐條與襯墊進行堅固，擰緊壓圈的螺絲，把機械的強度進行有效提升，并進行絕緣的修補、對浸漆進行干燥的處理，在必要的時候要把整個的繞組進行更換處理，以對其變形、移位、松動與短路等問題進行有效解決的目的。

2、解決引線故障的措施

為了對地鐵供電系統中的變壓器引線故障進行解決，在停運檢修變壓器的時候，工作人員應該首先修復引線的焊接不良、螺栓松動等，對接觸不良的螺栓進行重新的緊固；另外，在進行焊接與修復之前要對焊接面進行清洗，焊接完成后要對開關轉換、焊點質量與螺栓進行認真檢查，保證一切都沒有問題才可以進行正常的運行，避免在運行過程中發生焊點脫落，而引起事故的發生；如果情況嚴重必須進行引線更換的時候，工作人員一定要先把引線周邊的臟污與灰塵進行清理后，才可以進行正常更換，以防止這種灰塵與臟污對新引線產生不良影響。需要加以注意的是：當發生引線封閉的不嚴、接觸不良或者絕緣發生受潮時，務必要進行新引線的更換。

3、解決絕緣故障的措施

想要對地鐵變壓器絕緣故障進行解決，大多數情況下采取的措施是：首先要確定其發生故障的真正起因。假如是因為受到機械應力、熱、電或者環境而致使絕緣受潮的，一定要及時針對受潮的絕緣做出干燥的處理；假如是因為變壓器油的質量劣化而引起故障的發生，務必要對變壓器油進行處理或更換；另外，還應該檢查變壓器的油道是不是有堵塞現象的發生，并且把油道中的雜物進行清理，進一步對絕緣問題進行解決。

4、增強對供電系統設備的維護

解決供電系統變電器的故障，不但要對引線、繞組線及絕緣等進行故障解決外，還應該進行供電系統的安全管理制度的建立與健全，對供電系統其安全設備、監測與信息傳輸系統及消防設施等進行有效完善，并且要增強對供電設備的日常維護。對安全管理制度進行有效規范，是保證地鐵正常安全運營的前提。所以，必須要做到對地鐵設備的日常維護與地鐵的災害應急制度的建立與完善，這是使地鐵可以安全運營的必要保障。

參考文獻：

[1]廖頌文.配電變壓器日常運行維護問題探討 [J].電子世界， 2015（23-26）