鐵路牽引變電所過負荷跳閘的原因和有效措施

摘要：鐵路行業(yè)發(fā)展迅速，電氣化鐵路尤其是高鐵在我國得到了大范圍的應用，電力是電氣化鐵路安全運營的動力，牽引變電所輸送電力的安全性、穩(wěn)定性和高效性等方面均是保證電氣化鐵路安全運營的關鍵。在鐵路供電中會設置很多牽引變電所，它可為鐵路沿線的機車提供源源不斷的電能，滿足機車行駛的需求，但是在實際運行中牽引變電所經常出現故障跳閘問題。想要鐵路運輸的安全準點運營，必須增強為其提供電能的鐵路牽引供電系統(tǒng)的可靠性。牽引變電所是鐵路牽引供電系統(tǒng)的核心，一定要減少設備故障發(fā)生率提高其可靠性，并對出現的設備故障及時正確地處置，縮短故障延時。

關鍵詞：牽引變電所；故障；處理

1 牽引變電所故障跳閘的主要原因

1.1 變電所主變容量和實際輸送量嚴重不符

個別鐵路牽引變電所存在主變壓器容量設置不合理的情況，下面以某條鐵路為例，主變容量與實際運行當中輸送的電量之間不對稱，其中鐵路牽引變電所的主變壓器設計容量均大于50MVA，該設計主要是為了適應該條鐵路線的列車運輸量。由于時代的發(fā)展，現在鐵路運輸量增大，很多鐵路牽引變電所出現了超負荷運行的情況。以鐵路牽引變電所變壓器容量較小的XX變電所為例，該變電所的主變壓器在設計時選擇的是最高能夠承受1.5倍的額定負荷，最高通過的電流量為394A，而這一鐵路牽引變電所主變壓器在實際運行過程中單次通過的電流量高達690A，負荷達到了額定的1.8倍，以致該變電所經常出現過負荷跳閘的情況。

1.2 地區(qū)電網系統(tǒng)不完善

鐵路牽引供電系統(tǒng)電源引自地區(qū)電網，因此地區(qū)電網設備的正常與否將直接影響到鐵路牽引供電系統(tǒng)。地區(qū)電網供電條件、供電線路穩(wěn)定等情況直接影響了鐵路牽引變電所電源的質量，而由于鐵路在近幾年當中不斷擴建、運量不斷增多，對于電能的需求越來越多，而地方電網的建設未能與鐵路供電建設同步，也就導致鐵路牽引變電所的電源質量明顯下降。其中最明顯的問題之一是地區(qū)電網的供電線路長度過長，導致電能輸送中出現大量的損失，從而導致地方電網設備運行負荷的提升。同時，部分鐵路大部分建設在荒蕪人煙山林地區(qū)，自然條件復雜，而且山林地區(qū)還有很多隧道，這給地區(qū)電網的更新建設鋪設帶來較大的制約。

1.3 牽引工況的影響

牽引工況主要指的是在牽引供電狀態(tài)下列車所處的狀態(tài)，如列車正處于提速的工況下，牽引電流增大，則此時牽引供電系統(tǒng)當中的電壓明顯下降。當鐵路牽引變電所在接觸網天窗作業(yè)時，變電所電源的電壓值會增高，均處于111kV左右波動，但是在接觸網天窗作業(yè)以外時，則變電所進線電壓值會明顯下降。

2 減少鐵路牽引變電所故障跳閘的有效措施

2.1 合理對變電所數量進行布置

鐵路牽引供電系統(tǒng)中牽引變電所的數量對供電的穩(wěn)定性有著明顯的影響，隨著當前我國電氣化鐵路尤其是高速鐵路建設范圍的擴大，也使得鐵路牽引供電系統(tǒng)的建設進一步提升，并為此國家出臺了各類鐵路建設施工標準。在新規(guī)定標準當中，每兩個牽引變電所之間的距離應為45公里；而在條件不允許的特殊環(huán)境當中，可以采用高壓分段輸送的方式減少每一段輸電線路的距離。同時每隔250公里還可以建立支柱牽引變電所，這一變電所的主要功能就是利用自己較為完善的母線將電能合理分配到各個變電所內，進而在出現故障跳閘時也能夠保證局部供電的穩(wěn)定。

2.2 合理規(guī)劃鐵路路徑

為了有效控制鐵路運輸密度不同情況下對鐵路牽引變電所的供電質量情況的影響，應該對既有線路進行合理的規(guī)劃，減少迂回的路線，并且盡量減少線路上坡的幾率。當在無法避免上坡路線時，應利用變電所供電線路長度限制的方法對線路進行調整。同時還需要行車調度中心進一步加強對列車運行圖的把控，避免車輛運行出現高峰期和低谷期，保證鐵路牽引變電所供電負荷的穩(wěn)定性。另外，根據鐵路牽引變電所實際容量，對列車超載運輸情況進行有效控制，在貨運列車運行前要對所承載貨品的重量進行嚴格的審查，以免負荷過大對輸電線路造成損傷。

2.3 對牽引供電設備增容改造

隨著列車牽引重量和列車密度、時速等方面的需求越來越高，為了滿足供電能力，提高牽引供電系統(tǒng)的可靠性，則應加大對牽引供電設備的投入，通過增容提高牽引變電所供電能力。一是通過增大牽引變壓器的容量，并采用V/X接線方式的牽引變壓器，其負載能力可提高一個容量級，過載能力可提高約25%；二是通過更換母線、接觸網承力索等主導電回路設備提高載流量。

2.4 改變供電方式，優(yōu)化供電范圍

對于過負荷故障頻繁的復線區(qū)段，可采用上下行并聯運行供電方式，來提高末端電壓，保證供電能力；對供電范圍大，負荷多的供電臂可采取移設或增加電分相、改變分區(qū)所位置等方式優(yōu)化供電范圍，讓負荷分配更加合理，解決過負荷跳閘問題。

2.5 合理配置保護定值

牽引變電所饋線的過流保護整定值主要按照躲過饋線最大負荷電流考慮，同時要按照饋線末端最小短路電流校驗保護動作的可靠性。實際運行中要根據運行圖的變化、接觸網及變電專業(yè)設備改造、供電方式改變等方面應重新核算定值，避免因定值偏小導致跳閘。對復線區(qū)段和樞紐變電所過流定值調整進行全面評估，防止因定值過大，負荷的疊加可能造成越級跳閘問題的出現。

3 結語

現代鐵路運輸對電能質量的需求越來越高，鐵路牽引變電所常會出現故障跳閘的情況，嚴重影響鐵路運輸秩序，并且對車輛上的電子設備安全穩(wěn)定運行造成影響。通過合理布局牽引變電所數量、規(guī)劃好路徑、增容供電設備、優(yōu)化供電范圍、匹配好保護定值等有效措施能夠大大減少故障的發(fā)生，縮短停電延時，最大限度的保證牽引變電所的供電能力，確保運輸秩序，為現代化鐵路發(fā)展提供可靠的保障。

參考文獻

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[3]鐵路牽引變電所運行檢修規(guī)程[1999]101號

作者簡介：董倩；女；出生年月：1985年2月25日；漢；北京市順義區(qū)馬坡地區(qū)東豐村；本科；助理工程師；研究方向：牽引供電常見故障與排除。

（作者單位：中鐵電氣化鐵路運營管理有限公司北京維管段）