論地鐵變電系統的構成和保護裝置的選用

張巖

摘 要：隨著我國生產力與生產水平的大幅度提升，我國人口數量與人口密度呈逐年激增態勢，使原有的地面城市交通環境日益緊張。在這樣的時代發展前提下，地鐵交通的出現能夠有效滿足乘客日益增長的出行需求。變電系統作為保障地鐵正常運行的重要前提，其保護裝置能夠起到穩定系統運行的作用。關鍵詞：地鐵；變電系統；構成和保護；分析地鐵作為我國現代交通的組成部分，有效緩解了交通環境的緊張局面。而地鐵的日常運行與其變電系統息息相關，變電系統的平穩運行在于其保護裝置的穩定性。據此，選取高性能的保護裝置以保障變電系統的安全性，是當前我國地鐵部門的首要工作任務。1 地鐵的具體組成部分及其變電系統的結構分析新時期我國社會主義市場經濟高速運轉，生產結構日益優化，帶動了人民生活水平的逐年提升；城市化建設日益深入，城區覆蓋面積與城區人口基數逐年提升，加之市民購買力的提升，帶動了我國城市企業數量的大幅度增加。在這樣的時代發展前提下，我國傳統的地面交通日益緊張，城市居民對于交通建設工作提出了更高的時代需求，即在充分滿足市民日常出行需求的同時，有效緩解日益加劇的交通緊張局面，同時又要保障新型交通建設的環保、無污染性。至此，我國地下鐵路交通建設正式出現，地鐵的運行軌道處于城區地下，已形成了系統化的運行模式，具有高效性與環保性的優秀特點；除此以外，地鐵在實際運行過程中的管控難度更低，其受到地理、氣候因素的影響較小，其安全、迅速的運輸方式已被我國城市居民普遍接受，成為一種新型出行方式。地鐵運行系統的組織運輸和安全穩定運行需要多專業協調配合，例如供電、通信、線路等，這就需要強有力的變電系統作為保障，下面具體分析地鐵變電系統的構成部分：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電源。這一類型是我國目前主要的供電模式。以廣州地鐵1號線為例，其采取的供電方式即分散式供電，詳見圖1。 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，需要對其進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。另外主變電所的進線電源分為兩路，還具備互相備用的兩段母線。此類系統是當前我國部分地區采用的主要變電模式，詳見圖2。 第三，牽引供電系統。牽引供電系統的中心是牽引變電所，其主要按容量設置兩組牽引整流機組，并且二者是并列運行的。變壓、整流中壓環網的交流電源，使之變為直流電源，之后再通過牽引網反饋供給列車使用。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的電壓值主要有兩種即DC1500V和DC750V。2 地鐵變電系統保護裝置的選用2.1 保護裝置的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。2.2 安裝保護裝置的主要依據新時期各類新型技術的廣泛應用，推動了我國地下鐵路交通逐漸向著科學化、合理化的方向逐步邁進，地鐵車輛的型號日益復雜，種類相對繁多，且隨著我國城市化的深入發展，地鐵覆蓋區域面積日益增加。在這樣的發展前提下，我國地鐵運行過程中的變電系統的規模日益增加，且在不同地區的地鐵發展情況存在一定的差異。因此，在地鐵保護裝置選取與安裝過程中應嚴格遵循以下依據，作為工作的重點環節：安全性原則。選取安裝保護裝置工作的首要前提是保障裝置的安全性，也是裝置最為關鍵的核心部分，既要充分發揮裝置的作用，又要確保裝置在使用過程中的穩定性。具體而言，一方面要杜絕地鐵在實際運行環節的失控現象，避免不可控事件發生。另一方面，裝置應充分發揮其保護作用，當地鐵變電系統發生故障或損壞時，保護裝置能根據實際情況及時作出反應，啟動應急供電系統，確保地鐵繼續安全運行，從根源處消滅斷電引發的危險事件。選擇性原則。這一原則是指在地鐵變電系統運行過程中發生損壞或故障被迫中斷時，保護裝置能夠快速查找出問題所在，并根據設備故障程度開啟自動保護模式。不論是電源中斷或是設備短路，保護裝置都能夠對故障原因進行逐一排查，當故障設備或線路沒有動作或斷路器失靈時，保護裝置才能將有關故障部分的斷路器跳閘，切除故障。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。3 結束語綜上所述，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。參考文獻[1]邵國棟，孟英華.探究地鐵變電系統的構成和保護裝置的選用[J].中國科技投資，2017（16）.[2]巨軒同.地鐵內中壓供電系統電流互感器變比選擇的研究[C]//2017城市軌道交通關鍵技術論壇暨地鐵學術交流會，2017.[3]陳博宇.分析地鐵直流保護裝置的設計[J].工程技術：全文版，2017（1）：00283-00284.