高速鐵路牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)研究

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1、高速鐵路牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)研究摘要：牽引供電系統(tǒng)是高速鐵路動(dòng)車組的動(dòng)力源泉，繼電保護(hù)是牽引供電系統(tǒng)向動(dòng)車組安全可靠供電的關(guān)鍵。由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、供電方式、用電負(fù)荷的不同，牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與電力系統(tǒng)有很大差別。文章對(duì)高速鐵路牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)進(jìn)行了研究。中國(guó)8/vie　　關(guān)鍵詞：高速鐵路；牽引供電系統(tǒng)；全并聯(lián)AT牽引網(wǎng)；聯(lián)跳保護(hù)；繼電保護(hù)文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A　　中圖分類號(hào)：U223：1009-2374（2017）02-0104-02DOI：10.13535/j.ki.11-4406/n.2017.02.0

2、49　　高速鐵路的牽引供電系統(tǒng)的主要功能就是向電力機(jī)車提供連續(xù)可靠的電能。為了使?fàn)恳╇娤到y(tǒng)能夠可靠安全供電，繼電保護(hù)發(fā)揮了重要的作用，繼電保護(hù)不僅可以在牽引供電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，滿足電力機(jī)車運(yùn)行所需要的各個(gè)方面，并且可以在牽引供電系統(tǒng)不能正常工作以及損壞時(shí)，確保供電系統(tǒng)及其設(shè)備安全運(yùn)行。在高速鐵路長(zhǎng)期運(yùn)行期間，系統(tǒng)很難不出現(xiàn)問題。相對(duì)牽引網(wǎng)而言，由于動(dòng)車組通過(guò)受電弓與接觸線滑動(dòng)接觸的取流方式及機(jī)械振動(dòng)等原因，牽引網(wǎng)的故障率比電力系統(tǒng)大得多。由于材料、制造工藝、安裝及維護(hù)技術(shù)等原因，我國(guó)牽引網(wǎng)的故障率比國(guó)外

3、電氣化鐵路又要高很多。常規(guī)的保護(hù)在某些嚴(yán)重情況下無(wú)法正確動(dòng)作，會(huì)導(dǎo)致牽引網(wǎng)燒損乃至燒斷、列車供電長(zhǎng)時(shí)間中斷等嚴(yán)重事故。對(duì)于變壓器，我國(guó)高速鐵路采用特殊接線的變壓器，其容量和電壓等級(jí)與普速鐵路相比有很大的提高?！　?牽引供電系統(tǒng)　　電力系統(tǒng)提供兩路獨(dú)立電源進(jìn)線，在通過(guò)牽引變電所轉(zhuǎn)變電能后，再送給牽引網(wǎng)，以使電力機(jī)車能夠取流，然后完成電力牽引，牽引變電所、牽引網(wǎng)和電力機(jī)車組成了牽引供電系統(tǒng)?！　?.1牽引變電所、分區(qū)所、AT所　　牽引變電所的功能就是把系統(tǒng)引入的高電壓轉(zhuǎn)換成低電壓的交流電，然后再通過(guò)饋電線送給

4、鐵路沿線的接觸網(wǎng)，向電力機(jī)車提供電量，因?yàn)闋恳?fù)荷是單相負(fù)荷，為了盡可能將單相負(fù)荷均勻地分配到電力系統(tǒng)三相中去，牽引變壓器常選擇比較特別的接線變壓器，比如斯科特接線、阻抗匹配平衡接線等變壓器。高速鐵路采用V/x接線等牽引變壓器。常常在兩個(gè)牽引變電所的供電區(qū)中間設(shè)置分區(qū)所，以使供電更加靈活?！　?.2牽引網(wǎng)　　牽引網(wǎng)是由饋電線、接觸網(wǎng)、回流線組成的多導(dǎo)線供電的回路?！　∷泻芏喾N供電方式，例如直接供電和帶吸流變壓器（BT）供電、自耦變壓器（AT）供電和全并聯(lián)AT供電方式。其中BT供電由于大地回流和“半段效應(yīng)

5、”其對(duì)通信線路的防護(hù)效果并不理想，同時(shí)由于“吸-回”裝置將接觸網(wǎng)的連接方式變得麻煩，機(jī)車的受流條件變得更差，所以現(xiàn)在已經(jīng)不經(jīng)常使用了?！　?.2.1直接供電方式。直接供電這種方式相較而言是比較簡(jiǎn)單的，電力機(jī)車工作所需要的電能是由牽引變電所輸出的電能供給的，這種供電方式就是直接供電方式。它有很多好處，這種方式的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，而且節(jié)省投資，但是其回路電阻大，供電距離較短。同時(shí)因?yàn)闋恳╇娤到y(tǒng)是單相負(fù)荷的，這種供電方式無(wú)法使其平衡，這樣就會(huì)嚴(yán)重影響通信線路?！　?.2.2AT供電方式。隨著鐵路的提速，以及高速、

6、大功率電力機(jī)車的不斷投入運(yùn)行，牽引網(wǎng)需要提供更高的電能，為此引入AT供電方式，牽引變電所主變輸出電壓為55kV，經(jīng)AT向接觸網(wǎng)供電，一端接接觸線，另一端接正饋線，其中點(diǎn)抽頭則與鋼軌相連。這種供電方式下，其饋電電壓高，供電能力強(qiáng)，牽引變電所的數(shù)量可以減少，從而節(jié)省投資。而其接觸線和正饋線中的電流近似大小相等方向相反，所以牽引電流對(duì)通信線路的影響較小。目前，我國(guó)的大秦、京秦、鄭武等普速電氣化鐵路線路都采用了AT供電方式?！　?.2.3全并聯(lián)AT供電方式。為了進(jìn)一步提高牽引網(wǎng)電壓，減小牽引網(wǎng)電能損失，采用了牽引

7、網(wǎng)的上下行線路在AT所和分區(qū)所處進(jìn)行并聯(lián)的接線方式。我國(guó)高速鐵路普遍采用全并聯(lián)AT供電方式。這種供電方式下機(jī)車的負(fù)荷電流由于并聯(lián)支路的存在將會(huì)有多個(gè)供電回路，使?fàn)恳W(wǎng)的電阻值降低了，并且使?fàn)恳W(wǎng)的供電能力增加了，但是在牽引網(wǎng)故障時(shí)，同樣存在多個(gè)回路給短路點(diǎn)供電，使故障分析更加復(fù)雜，同時(shí)使其繼電保護(hù)與普速鐵路時(shí)有很大不同?！　?.3電力機(jī)車負(fù)荷　　電力機(jī)車按照牽引驅(qū)動(dòng)電機(jī)的不同可以分為直流電力機(jī)車（又稱交-直電力機(jī)車）和交流電力機(jī)車（又稱交-直-交電力機(jī)車）。在普速鐵路中通常采用交-直電力機(jī)車，而在高速鐵路

8、中全部?用交-直-交電力機(jī)車。兩種機(jī)車由于采用的整流電路不同，使得其諧波成分、功率因數(shù)等有很大區(qū)別，進(jìn)而對(duì)其繼電保護(hù)產(chǎn)生影響。　　2繼電保護(hù)研究　　2.1線路保護(hù)研究　　2.1.1電力系統(tǒng)線路保護(hù)。由于全線速動(dòng)的需要，電力系統(tǒng)220kV以上電壓等級(jí)的線路普遍采用以光纖為通信通道的線路電流差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)。光纖電流差動(dòng)保?o簡(jiǎn)稱光差保護(hù)，其保護(hù)原理建立在基爾霍夫電流定律的基礎(chǔ)之上，具有良好的選擇性，能快速地切除保護(hù)區(qū)內(nèi)的故障，