同相供电继电保护方案浅究

摘要：根据同相供电继电保护需要，进行同相供电继电保护的方案研究。由于同相供电的系统是形成于异相供电系统上对同相供电设备的引入。同相供电的设备会使变电所的主接线结构发生变化，而变化后的保护还能适用于同相供电系统，对同相供电设备进行保护的研究工作。本文对同相供电研究的意义进行简单的阐述，提出了同相供电继电保护的方案，仅供参考。

关键词：同相供电；继电保护；保护方案

中图分类号：U223.82文献标识码：A文章编号：1674-7712 (2014) 08-0000-01

同相继电供电保护方案中取消了电分相环节，系统正常工作情况下牵引网全线贯通，用于继电保护的断路器装置和保护整体配置和原有供电方式之间存在很大差别，需要采用新型的牵引供电系统保护配置方案，选择同相继电保护装置方案，保证新型非牵引供电方式能够安全可靠高效率的运行。

一、同相供电继电保护研究的意义

我国电气化铁路通过牵引变电进行换相连接，实现三相不平衡的减少。随着经济的发展，电气化铁路对电能质量的指标要求也越来越高，也就对高速与重载运输增加了很多要求。传统供电的方式还有着电分相环节，在电力机车的过分相上要进行退级和断电，通过惯性的分相环节，使列车速度受到影响，产生能量损失。对原来固定的补偿装置要做好谐波的处理，而无功补偿的装置要努力的处理好无功的问题，使功率因数得到增强。

负序是电气化铁路的电能质量问题，要实现电气化铁路的电能指标，使用传统牵引的供电方式与电能质量的措施根本不可能满足铁路发展中的需要。要解决这些问题，就要研究出新的供电方式，在同相供电研究基础上，加强同相供电继电保护方案的研究，将电力系统和牵引供电系统实现隔离，有着独立性的供电系统可以把电分相与负序及无功谐波问题完美的解决[1]。

同相供电继电保护将电分相环节取消，使系统在正常的情况下完成牵引网的全线贯通，而继电保护断路器的设置与原有的供电方式有着明显区别，当牵引系统出现故障时，电气的特性发生变化，一定要提供新牵引的供电系统，才能进行保护配置，全面的研究同相供电继电保护的方案，使新型的供电方式能够得到安全的、可靠的运行。

二、同相供电继电保护的方案分析

（一）供电保护配置的原则。变电所是电力电子器件组成的，脉冲封锁的保护时间是级，而牵引网的常规时间在保护上要大于脉冲封锁的时间，而交流器受到过流的保护，线路如果发生短路或者故障，那么，变电所进行的短路电流提供就会超过最大电流的承受能力，一定要采取措施，使变流器的机组实现短时间的封锁脉冲，从而退出了运行。馈线不能进行故障电流的检测，就会使故障的范围出现扩大化[2]。变流器机组的牵引网出现短路或者故障时，变电所的出口母线要把电压保持在实际工作所需要的电压上，变流器通过对电流的控制，使工作保持在限流的模式上，当线路发生故障时，就可以利用馈线的保护进行切除[3]。短路点如果离变电所近，那么短路的电流一定很大，而变电所母线电压就不能很好的进行变流器的维持工作，一定要进行封锁脉冲，退出运行。可见，一旦线路发生故障，变流器就要退出运行，有时还会处于限流的模式。而牵引网保护和配置都要在变流器运行模式基础上完成。

（二）供电保护的配置。自适应距离的保护：交流电的气化线路，一般负荷电流大，而且供电的距离长，电流保护根本不能实现技术的要求，所以，可以进行距离保护，而距离保护的优点为以下几个方面。

有着很高的灵敏度，阻抗Z=U/I可以反应在一般情况下，发生短路的电流和电压值变化，而短路的故障会使电流增大，使电压降低，使阻抗减小。一般保护范围与选择性也不再受到系统运行影响，而系统的运行发生改变，短路的电流与母线的电压也会发生改变。对于距离保护来说，短路点到达保护的安装点时，阻抗是受到短路到安装的距离影响，而且阻抗大小并不受到系统的运行方式影响。相控整流的机车负荷在电流里有着奇次谐波，过电分相与空载投入都会产生励磁涌流，电力机车可以设三次和五次的谐波，使谐波含量降低[4]。机车滤波的支路可以在实际的运行时决定是不是确定投入。

需要进行低压启动过电流的保护：按照研究需要，将变流器的脉冲封锁和馈线断路器的联跳当成速断的保护，而变电所主保护的范围是变电所的出口。变流器的运行处于限流的模式，出口的电压极低，可以使用低压进行过流保护的启动，成为变电所出口保护的措施。在分区所进行距离保护的设置，范围在分区到变电所的距离内，一旦变流器处于恒流运行时，分区就可以进行距离的动作保护，而分区距离短路较远时，变流器可以对大电流进行检测，对变电所的出口及断路器的联动跳开。

（三）供电交直流交变电所的保护。变压器的差动保护：我国变压器的保护一般是电流差动的原理，低压启动的过电流保护：一般变压器的保护会使用电流差动进行相关的保护，其中包括对瓦斯的保护。还要对短路与接地后备进行保护，变压器的短路还要通过低电压的启动完成对电流的保护，而过电流的保护启动也要合理躲开变压器最大负荷的电流。低电压的启动也要实行过电流的保护和整定的原则，对启动电流进行最大负荷电流的躲避与整定。对瓦斯的保护：一般电力的变压器是通过变压器油进行绝缘盒的冷却介质。一旦变压器的油箱发生故障，受到故障点电弧的影响，变压器油与绝缘材料就会出现受热分解的现象而产生出大量的气体。对气体排量与速度也要和变压器故障产生直接的关联，实现瓦斯的保护[5]。

三、结束语

综上所述，在电气化铁道的供电基础上，对供电系统和相关保护的方案进行分析。和同相供同对比，同相供电可以解决供电系统中关于负序与谐波等相关的电能质量问题，还能取消供电系统中过电分相的环节，同相供电继电保护以理想的供电方式为铁路实现高速和高质量的供电。经过研究和分析，对同相供电继电保护方案进行一系列的阐述。

参考文献：

[1]郭光荣.电力系统继电保护[M].北京:高等教育出版社,2012.

[2]姚金雄,张涛,林榕.牵引供电系统负序电流和谐波对电力系统的影响及其补偿措施[J].电网技术,2011(09):61-64.

[3]张秀峰,李群湛,吕晓琴.基于有源滤波器的V-V接同相供电系统[J].中国铁道科学,2012(02):98-103.

[4]曾国宏,郝荣泰.基于有源滤波器和阻抗匹配平衡变压器的同相牵引供电系统[J].铁道学报,2012(03):155-156.

[5]赵伟,涂春鸣,罗安.适用于电气化铁路的单相注入式混合有源滤波器[J].中国电机工程学报,2012(21):51-52.

[作者简介]曹磊（1982.08-），男，继电保护维修及检修，工程师，研究生，研究方向：电力系统自动化。

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