鐵路牽引供電系統饋線保護分析

張芙蓉

【摘 ?要】現代社會，隨著社會經濟的快速發展，區域之間的經濟、文化等交流變得日益頻繁。經濟的發展推動了交通事業的發展，而鐵路無疑是交通體系中的重中之重。鐵路運載量大，運輸速度快，運輸效率高。鐵路牽引供電系統的供電能力問題關系高速鐵路運營的安全性和穩定性，如何做好饋線保護是現階段必須考慮的一個重要問題。

【關鍵詞】鐵路;牽引供電系統;饋線保護

社會經濟的迅猛發展，促進了交通運輸業的發展，使得鐵路在人流、物流運輸方面的功能和作用得到了較好的發揮。在分析鐵路牽引供電系統饋線保護問題過程中，本文借助實測數據信息，對饋線保護問題進行了探討，以滿足鐵路牽引供電系統饋線保護的實際需要。

1鐵路牽引供電系統簡介

牽引供電系統是保證鐵路穩定、可靠運行的重要組成部分，由牽引變電所、牽引網、接觸網及電力系統等組成，主要是將電力系統110KV三相交流電轉化為27.5KV或55KV單相電后傳輸給接觸網，以滿足鐵路對電能的需要。目前，鐵路牽引供電系統的供電方式主要分為直接供電、吸流變壓器供電、AT供電、同軸電纜供電和直供加回流線供電。這些供電方式各有優點，但也存在一定的局限性。直接供電方式電路結構簡單，投入的設備較少，但易產生較為強大的磁場，會對附近的傳輸信號產生較大的干擾;吸流變壓器供電方式具有較好的防干擾作用，但會導致接觸網的工作量增加，并且發生事故的幾率較高;AT供電方式較為靈活，有利于高速、大功率電力機車運行，但是運行和維修的費用較高;同軸電纜供電方式的供電距離較遠，不會對周圍通信線路產生干擾，但是造價高、投資大;而直供加回流線供電方式干擾較小、投資少，且維修較為方便。

2鐵路牽引供電系統饋線存在的問題

2.1牽引網導線短路故障

牽引網導線短路故障問題對于鐵路牽引供電系統的供電能力有著較大的影響，關系到系統運行的安全性和穩定性。從現階段鐵路牽引供電系統的運行情況來看，該故障主要包括F-R短路、T-F短路和T-R短路。短路故障問題的產生，主要受絕緣子影響。絕緣子在牽引供電系統運行過程中，受到外部環境影響較大，易導致電弧短路，從而影響設備運行的安全性和穩定性。同時，短路故障發生后若得不到及時解決，就會給牽引供電系統周圍線路和設備帶來不利影響，尤其是嚴重影響鐵路運行的穩定性和安全性。

2.2牽引網斷線接地故障

斷線故障也是鐵路牽引供電系統常見問題。斷線故障主要包含正饋線斷線和接觸網斷線，其中正饋線斷線的發生幾率較高。正饋線斷線包括了電源側懸空、非電源側懸空接地故障。牽引網斷線接地故障可能造成供電系統無法進行正常的供電，導致高速鐵路牽引供電系統無法正常工作，給鐵路運行帶來不利影響。由于牽引網斷線故障發生幾率較高，因此在維護過程中就需加強檢修和維護的次數，并做好時間方面的安排。

2.3異相短路故障

鐵路牽引供電系統主要以單相供電方式為主，而電力供電系統則采取了三相方式進行供電，目的在于保證電力機車能可靠地獲取電能供應，因此在采用三相方式供電過程中就要使單相電和三相電對應。針對這種情況，鐵路牽引供電系統需要在一定距離設置一個分相段，從而保證電能的可靠供應;同時，在無法進行供電的區域設置分相絕緣器，對電流進行隔離處理。為此，鐵路運行過程中，在車輛通過分相區域時需人為操作使電流能可靠供應，一旦出現人員操作失誤就導致異相短路故障的發生。結合上述分析來看，鐵路牽引供電系統饋線問題主要表現在牽引網導線短路故障、斷線接地故障、異相短路故障等，這些故障問題給鐵路牽引供電系統的穩定、可靠運行帶來了較大的阻礙，必須針對于實際問題做好分析，從而切實、有效地解決。

3鐵路牽引供電系統饋線保護方式

3.1電流速斷保護

鐵路牽引供電系統運行過程中，近端故障發生后，通過電流速斷保護措施能較好地得以解決，從而保證系統處于一個較為穩定的運行狀態。此外，在鐵路牽引供電系統保護過程中，可根據部分線路情況，設置相應的諧波自適應功能，以滿足系統安全運行的需要。

3.2距離保護

這是保護方式是牽引網的主要保護方式。距離保護能夠同時反應線路發生故障時電流和電壓的變化，如果利用方向阻抗繼電保護器，還可以反應相角的狀態變化，是一種高靈敏度的保護方式。根據短路點的設置情況，要合理設置該點到保護安裝處的阻抗，因此，這一方法又可以同時反映線路的短路現象。這種保護裝置主要利用的是阻抗繼電器，這種繼電器能夠隨著阻抗的變化而動作。一般情況下，距離保護的范圍隨著牽引網的最小阻抗變化，當前最常用的是四邊形阻抗特性繼電器。

3.3過流保護

由于車輛的負荷電流會隨著行駛的情況發生變化，因此，電流一般不會出現恒定值，而是在一定的范圍內進行波動，一旦電流超過限定的范圍，這個故障的電流將會一直存在，直到故障解除。所以，可以根據電流的持續情況來鑒別系統的故障，一般過流保護的方式呈現階梯狀。過流保護這種方式的時間和電流的大小具有一定的聯系，保護動作的時間長度隨著電流的增加而減少，二者之間存在一定的曲線關系，這種保護方式一般能夠將全部的線路進行保護，一般將這種方式作為系統饋線的備用保護方式，在使用這種方式時，要注意不能超過最大的電流負荷。

3.4自動重合閘

如果在系統中設置重合閘命令，一旦系統的饋線之間瞬間性故障發生，系統就會發出重合閘的命令，保證一定的重合閘時間內系統的安全;一旦系統發生了永久性故障，系統就會自動重合閘，通過部分電路阻抗段和過電流的保護，將故障路段而定線路自動切除。系統中還要設置可供重合閘進行靈活充電的時間，以此來確保人工進行合閘的安全。如果重合閘沒有成功，系統會自動將手動合閘功能封鎖。自動重合閘還包括延遲和快速兩種方式。

快速自動重合閘。這種方式的原理是：如果系統的自動重合閘的功能開啟，饋線發生故障就會將故障的檢測和快速自動重合閘的執行功能同時開放，并分別具有一定的周期。一旦系統在制定的周期內有跳閘命令發出，那么，系統就會自動進入到延時等待的狀態。如果在延時等待階段順利完成，就說明系統在保護跳閘的功能已經完成，斷路器就會重新發出合閘指示，復原到最初的計時狀態，這一階段也順利完成，就意味著整個動作已經完成，系統又進入到新一輪的循環。

延遲自動重合閘。快速自動重合閘命令的執行時間內，如果故障沒有解除，系統就會將原來的復原倒計時取消，發出跳閘命令而進入合閘倒計時狀態，計時結束后系統就會重新進行一次合閘動作。合閘延遲動作的指示發出后，系統又進入復原的倒計時狀態，在該狀態系統故障如果解除，那么此次循環結束，如果失敗，就發出合閘失敗的指示。

3.5電流增量保護

距離保護的方式適合在牽引網發生故障的時候使用，但是，系統一旦發生高阻抗接地的故障，距離保護的方式就不能正常使用，因為其阻抗通常會比正常情況下高出幾十倍，這時候就可以使用電流增量保護的方式，這種保護的原理是：利用鐵路的大電感，通過短時間內的電流的增量差異來形成正常或故障情況下的饋線保護的方式。

4結語

鐵路牽引供電系統饋線保護問題關系到系統運行的穩定性和可靠性，對于鐵路運輸業的發展有著巨大的影響，在實際工作過程中必須對相關問題予以重視。高速鐵路牽引供電系統饋線保護工作，要針對現有問題做好分析，加強技術更新，提升系統運行的安全性和可靠性，以滿足鐵路牽引供電系統饋線保護的需求。

參考文獻：

[1]余永勝.鐵路牽引供電系統饋線保護分析[J].江西建材，2017（8）.

[2]王志坤.鐵路牽引供電系統饋線保護問題分析[J].電工技術，2017（11）：104-105.

（作者單位：大秦鐵路股份有限公司大同西供電段）