黃佑會(huì)

摘要：地鐵變電系統(tǒng)是地鐵運(yùn)行的重要?jiǎng)恿碓?，關(guān)乎地鐵運(yùn)營的安全性。本文結(jié)合地鐵變電系統(tǒng)的組成，分析了其保護(hù)設(shè)備的工作原理和結(jié)構(gòu)，對保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合的闡述，對于解決地鐵變電系統(tǒng)的故障、實(shí)現(xiàn)高效維修有重要意義，從保護(hù)裝置幫助實(shí)現(xiàn)地鐵的正常安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：地鐵;變電系統(tǒng);保障裝置

1.地鐵供電系統(tǒng)的構(gòu)成

地鐵供電系統(tǒng)的電力依靠外部輸入，且地鐵在運(yùn)行過程中屬于單純的消耗電能，并不能產(chǎn)生電能，地鐵對于電力的需求又十分密切，所以供電系統(tǒng)作為地鐵運(yùn)行的基礎(chǔ)保障，對于變電裝置有著較高的要求。地鐵的供電系統(tǒng)按照功能來分，由這幾部分組成：外部電源、主變電所、牽引供電系統(tǒng)、動(dòng)力照明系統(tǒng)、雜散電流腐蝕系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)。

1.1 外部電源

外部電源是為地鐵供電系統(tǒng)主變電所提供電力的外部城市電網(wǎng)電源，外部電源供電方案有三種，包括集中式供電、分散式供電、混合式供電，其中分散式供電是有效降低主變電所運(yùn)行成本的方法，集中式供電具有易于管理的特點(diǎn)，混合式供電是以上兩種方案的合理搭配。

1.2 主變電所

三種供電方案都是將110kV電源降壓處理為10kV或35kV，其中集中式供電一般需要引入兩回電源，至少有一回電源是專線。主變電所的接線方式以線變式為主，有時(shí)也采用橋式接線或其他形式。

1.3 牽引供電系統(tǒng)

將10kV或35kV交流中壓電源降壓處理為直流電源，從而實(shí)現(xiàn)為地鐵列車的牽引供電，這部分包括牽引變電所和牽引網(wǎng)。

1.4 動(dòng)力照明系統(tǒng)

將10kV或35kV交流中壓電源降壓處理為交流220/380V電壓，機(jī)電設(shè)備的電源即來源于這一環(huán)節(jié)。

1.5 電力監(jiān)控系統(tǒng)

電力監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA系統(tǒng)）是實(shí)現(xiàn)控制中心對供電系統(tǒng)進(jìn)行集中管理和調(diào)度、數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)控制的核心系統(tǒng)。以“遙控、遙信、遙測、遙調(diào)”為主要方式，能實(shí)現(xiàn)整個(gè)供電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程信息采集工作，實(shí)現(xiàn)控制調(diào)節(jié)功能。

2.變電系統(tǒng)保護(hù)裝置的選用原則

地鐵變電系統(tǒng)是一個(gè)高復(fù)雜程度的綜合性系統(tǒng)，以供電控制和保護(hù)為核心功能，在電路發(fā)生故障時(shí)可實(shí)現(xiàn)快讀準(zhǔn)確的排查故障，對于列車運(yùn)行中可能出現(xiàn)的誤跳閘現(xiàn)象也有一定的規(guī)避功能。為實(shí)現(xiàn)電路故障的精準(zhǔn)判斷和排查修復(fù)，保證電氣參數(shù)的正常范圍，需要提高繼電保護(hù)與自動(dòng)重合閘裝置的配合使用，提高供電方案的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)收益最大化。

2.1 選擇性

電力系統(tǒng)發(fā)生某點(diǎn)短路時(shí)需要機(jī)電系統(tǒng)及時(shí)切除短路電路，切除故障部分越小越好，切除電路越小，對整個(gè)系統(tǒng)的影響就越小，停電范圍越小，正常的部分還可以繼續(xù)工作。成為繼電系統(tǒng)的選擇性，可以合理地采用繼電保護(hù)方式進(jìn)行計(jì)算、調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)來保證選擇性。

2.2 速動(dòng)性

工程中講究效率和時(shí)效性，地鐵變電系統(tǒng)不同于一般的變電系統(tǒng)，地鐵變電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)所產(chǎn)生的危害更加嚴(yán)重。相應(yīng)地，對供電系統(tǒng)的保護(hù)裝置提出了更高的效率要求，即速動(dòng)性要求，能夠在最短時(shí)間內(nèi)切除故障部分、解決故障，將故障范圍盡可能縮小，以降低故障對設(shè)備產(chǎn)生的損害。切除時(shí)間由兩個(gè)因素共同決定：保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間、斷路器工作時(shí)間。保護(hù)裝置的工作時(shí)間最快可達(dá)0.01～0.04秒，不超過0.08秒可認(rèn)為達(dá)到了快速，斷路器的跳閘時(shí)間最快可達(dá)0.02～0.06秒，不超過0.15秒可認(rèn)為達(dá)到快速。

2.3 靈敏性

動(dòng)作靈敏性是指在供電系統(tǒng)的被保護(hù)范圍內(nèi)如果發(fā)生故障，保護(hù)裝置做出反應(yīng)以應(yīng)對故障的靈敏程度，對于繼電保護(hù)系統(tǒng)的靈敏性需要每年進(jìn)行整定值校驗(yàn)，以保障保護(hù)裝置的靈敏性。

2.4 可靠性

即保護(hù)裝置的動(dòng)作必須是合理動(dòng)作，當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)需要做出相應(yīng)的積極動(dòng)作，在地鐵正常運(yùn)行中則不需做出任何動(dòng)作。這是繼電保護(hù)裝置必備的，即可靠性是保護(hù)裝置的基本要求。

3.地鐵變電系統(tǒng)的保護(hù)裝置

變電保護(hù)裝置是通過對地鐵運(yùn)行中各種參數(shù)的實(shí)時(shí)測定，當(dāng)出現(xiàn)故障和存在隱患時(shí)，會(huì)以超出正常范圍的物理量表示。進(jìn)而促進(jìn)保護(hù)裝置進(jìn)行動(dòng)作響應(yīng)，進(jìn)行故障切除或是指示異常狀況，保護(hù)裝置工作原理如圖2。

3.1 主變電所保護(hù)

主變電所變壓器應(yīng)當(dāng)設(shè)置主變差動(dòng)保護(hù)，保護(hù)變壓器內(nèi)部、套管和引出線的相間短路給予保護(hù)。為應(yīng)對內(nèi)部故障應(yīng)當(dāng)設(shè)置瓦斯繼電器、信號繼電器進(jìn)行瓦斯保護(hù)，當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)故障點(diǎn)周圍變壓器油會(huì)被分解成氣體，上升氣體和壓力的增加會(huì)形成保護(hù)，還有過流保護(hù)等措施進(jìn)一步完善了保護(hù)系統(tǒng)。

3.2 整流變壓器保護(hù)

35kV整流變壓器的電流速斷保護(hù)、零序過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、溫度保護(hù)等，通過西門子保護(hù)7SJ63繼電保護(hù)裝置，配合整流器的PLC裝置的共同作用實(shí)現(xiàn)。

4.小結(jié)

綜上所述，地鐵變電系統(tǒng)對于地鐵運(yùn)行的影響深刻而廣泛，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，地鐵變電系統(tǒng)正在得到持續(xù)的改善和優(yōu)化。結(jié)合保護(hù)裝置的工作原理，從功能性、性價(jià)比入手，合理選擇保護(hù)裝置，能更好地實(shí)現(xiàn)變電系統(tǒng)的價(jià)值，保障地鐵出行的安全性和可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]王敏，張宴.地鐵變電系統(tǒng)的構(gòu)成和保護(hù)裝置的選用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017，（14）：3154-3154.

[2]王思寒，周栩鵬，陳東等.地鐵變電系統(tǒng)的構(gòu)成和保護(hù)裝置的選用[J].大科技，2018，（14）：84-85.