铁路牵引变电所过负荷跳闸的原因和有效措施

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　　摘要：铁路行业发展迅速，电气化铁路尤其是高铁在我国得到了大范围的应用，电力是电气化铁路安全运营的动力，牵引变电所输送电力的安全性、稳定性和高效性等方面均是保证电气化铁路安全运营的关键。在铁路供电中会设置很多牵引变电所，它可为铁路沿线的机车提供源源不断的电能，满足机车行驶的需求，但是在实际运行中牵引变电所经常出现故障跳闸问题。想要铁路运输的安全准点运营，必须增强为其提供电能的铁路牵引供电系统的可靠性。牵引变电所是铁路牵引供电系统的核心，一定要减少设备故障发生率提高其可靠性，并对出现的设备故障及时正确地处置，缩短故障延时。
　　关键词：牵引变电所；故障；处理
　　1 牵引变电所故障跳闸的主要原因
　　1.1 变电所主变容量和实际输送量严重不符
　　个别铁路牵引变电所存在主变压器容量设置不合理的情况，下面以某条铁路为例，主变容量与实际运行当中输送的电量之间不对称，其中铁路牵引变电所的主变压器设计容量均大于50MVA，该设计主要是为了适应该条铁路线的列车运输量。由于时代的发展，现在铁路运输量增大，很多铁路牵引变电所出现了超负荷运行的情况。以铁路牵引变电所变压器容量较小的XX變电所为例，该变电所的主变压器在设计时选择的是最高能够承受1.5倍的额定负荷，最高通过的电流量为394A，而这一铁路牵引变电所主变压器在实际运行过程中单次通过的电流量高达690A，负荷达到了额定的1.8倍，以致该变电所经常出现过负荷跳闸的情况。
　　1.2 地区电网系统不完善
　　铁路牵引供电系统电源引自地区电网，因此地区电网设备的正常与否将直接影响到铁路牵引供电系统。地区电网供电条件、供电线路稳定等情况直接影响了铁路牵引变电所电源的质量，而由于铁路在近几年当中不断扩建、运量不断增多，对于电能的需求越来越多，而地方电网的建设未能与铁路供电建设同步，也就导致铁路牵引变电所的电源质量明显下降。其中最明显的问题之一是地区电网的供电线路长度过长，导致电能输送中出现大量的损失，从而导致地方电网设备运行负荷的提升。同时，部分铁路大部分建设在荒芜人烟山林地区，自然条件复杂，而且山林地区还有很多隧道，这给地区电网的更新建设铺设带来较大的制约。
　　1.3 牵引工况的影响
　　牵引工况主要指的是在牵引供电状态下列车所处的状态，如列车正处于提速的工况下，牵引电流增大，则此时牵引供电系统当中的电压明显下降。当铁路牵引变电所在接触网天窗作业时，变电所电源的电压值会增高，均处于111kV左右波动，但是在接触网天窗作业以外时，则变电所进线电压值会明显下降。
　　2 减少铁路牵引变电所故障跳闸的有效措施
　　2.1 合理对变电所数量进行布置
　　铁路牵引供电系统中牵引变电所的数量对供电的稳定性有着明显的影响，随着当前我国电气化铁路尤其是高速铁路建设范围的扩大，也使得铁路牵引供电系统的建设进一步提升，并为此国家出台了各类铁路建设施工标准。在新规定标准当中，每两个牵引变电所之间的距离应为45公里；而在条件不允许的特殊环境当中，可以采用高压分段输送的方式减少每一段输电线路的距离。同时每隔250公里还可以建立支柱牵引变电所，这一变电所的主要功能就是利用自己较为完善的母线将电能合理分配到各个变电所内，进而在出现故障跳闸时也能够保证局部供电的稳定。
　　2.2 合理规划铁路路径
　　为了有效控制铁路运输密度不同情况下对铁路牵引变电所的供电质量情况的影响，应该对既有线路进行合理的规划，减少迂回的路线，并且尽量减少线路上坡的几率。当在无法避免上坡路线时，应利用变电所供电线路长度限制的方法对线路进行调整。同时还需要行车调度中心进一步加强对列车运行图的把控，避免车辆运行出现高峰期和低谷期，保证铁路牵引变电所供电负荷的稳定性。另外，根据铁路牵引变电所实际容量，对列车超载运输情况进行有效控制，在货运列车运行前要对所承载货品的重量进行严格的审查，以免负荷过大对输电线路造成损伤。
　　2.3 对牵引供电设备增容改造
　　随着列车牵引重量和列车密度、时速等方面的需求越来越高，为了满足供电能力，提高牵引供电系统的可靠性，则应加大对牵引供电设备的投入，通过增容提高牵引变电所供电能力。一是通过增大牵引变压器的容量，并采用V/X接线方式的牵引变压器，其负载能力可提高一个容量级，过载能力可提高约25%；二是通过更换母线、接触网承力索等主导电回路设备提高载流量。
　　2.4 改变供电方式，优化供电范围
　　对于过负荷故障频繁的复线区段，可采用上下行并联运行供电方式，来提高末端电压，保证供电能力；对供电范围大，负荷多的供电臂可采取移设或增加电分相、改变分区所位置等方式优化供电范围，让负荷分配更加合理，解决过负荷跳闸问题。
　　2.5 合理配置保护定值
　　牵引变电所馈线的过流保护整定值主要按照躲过馈线最大负荷电流考虑，同时要按照馈线末端最小短路电流校验保护动作的可靠性。实际运行中要根据运行图的变化、接触网及变电专业设备改造、供电方式改变等方面应重新核算定值，避免因定值偏小导致跳闸。对复线区段和枢纽变电所过流定值调整进行全面评估，防止因定值过大，负荷的叠加可能造成越级跳闸问题的出现。
　　3 结语
　　现代铁路运输对电能质量的需求越来越高，铁路牵引变电所常会出现故障跳闸的情况，严重影响铁路运输秩序，并且对车辆上的电子设备安全稳定运行造成影响。通过合理布局牵引变电所数量、规划好路径、增容供电设备、优化供电范围、匹配好保护定值等有效措施能够大大减少故障的发生，缩短停电延时，最大限度的保证牵引变电所的供电能力，确保运输秩序，为现代化铁路发展提供可靠的保障。
　　参考文献
　　[1]王育龙.牵引变电所馈线过负荷跳闸分析与探讨[J].中国科技投资，2014（A04）：184-185.
　　[2]杨大丽.高速铁路牵引变电所的典型故障与处理[J].现代商贸工业，2015，36（04）：177-178.
　　[3]铁路牵引变电所运行检修规程[1999]101号
　　作者简介：董倩；女；出生年月：1985年2月25日；汉；北京市顺义区马坡地区东丰村；本科；助理工程师；研究方向：牵引供电常见故障与排除。
　　（作者单位：中铁电气化铁路运营管理有限公司北京维管段）
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