基于地铁变电系统的组成和保护装置应用论述

黄佑会

摘要：地铁变电系统是地铁运行的重要动力来源，关乎地铁运营的安全性。本文结合地铁变电系统的组成，分析了其保护设备的工作原理和结构，对保护装置的设计原则和设计方案进行综合的阐述，对于解决地铁变电系统的故障、实现高效维修有重要意义，从保护装置帮助实现地铁的正常安全运行。

关键词：地铁;变电系统;保障装置

1.地铁供电系统的构成

地铁供电系统的电力依靠外部输入，且地铁在运行过程中属于单纯的消耗电能，并不能产生电能，地铁对于电力的需求又十分密切，所以供电系统作为地铁运行的基础保障，对于变电装置有着较高的要求。地铁的供电系统按照功能来分，由这几部分组成：外部电源、主变电所、牵引供电系统、动力照明系统、杂散电流腐蚀系统、电力监控系统。

1.1 外部电源

外部电源是为地铁供电系统主变电所提供电力的外部城市电网电源，外部电源供电方案有三种，包括集中式供电、分散式供电、混合式供电，其中分散式供电是有效降低主变电所运行成本的方法，集中式供电具有易于管理的特点，混合式供电是以上两种方案的合理搭配。

1.2 主变电所

三种供电方案都是将110kV电源降压处理为10kV或35kV，其中集中式供电一般需要引入两回电源，至少有一回电源是专线。主变电所的接线方式以线变式为主，有时也采用桥式接线或其他形式。

1.3 牵引供电系统

将10kV或35kV交流中压电源降压处理为直流电源，从而实现为地铁列车的牵引供电，这部分包括牵引变电所和牵引网。

1.4 动力照明系统

将10kV或35kV交流中压电源降压处理为交流220/380V电压，机电设备的电源即来源于这一环节。

1.5 电力监控系统

电力监控系统（SCADA系统）是实现控制中心对供电系统进行集中管理和调度、数据采集、实时控制的核心系统。以“遥控、遥信、遥测、遥调”为主要方式，能实现整个供电系统的远程信息采集工作，实现控制调节功能。

2.变电系统保护装置的选用原则

地铁变电系统是一个高复杂程度的综合性系统，以供电控制和保護为核心功能，在电路发生故障时可实现快读准确的排查故障，对于列车运行中可能出现的误跳闸现象也有一定的规避功能。为实现电路故障的精准判断和排查修复，保证电气参数的正常范围，需要提高继电保护与自动重合闸装置的配合使用，提高供电方案的价值，实现收益最大化。

2.1 选择性

电力系统发生某点短路时需要机电系统及时切除短路电路，切除故障部分越小越好，切除电路越小，对整个系统的影响就越小，停电范围越小，正常的部分还可以继续工作。成为继电系统的选择性，可以合理地采用继电保护方式进行计算、调试、运行维护来保证选择性。

2.2 速动性

工程中讲究效率和时效性，地铁变电系统不同于一般的变电系统，地铁变电系统出现故障时所产生的危害更加严重。相应地，对供电系统的保护装置提出了更高的效率要求，即速动性要求，能够在最短时间内切除故障部分、解决故障，将故障范围尽可能缩小，以降低故障对设备产生的损害。切除时间由两个因素共同决定：保护装置动作时间、断路器工作时间。保护装置的工作时间最快可达0.01～0.04秒，不超过0.08秒可认为达到了快速，断路器的跳闸时间最快可达0.02～0.06秒，不超过0.15秒可认为达到快速。

2.3 灵敏性

动作灵敏性是指在供电系统的被保护范围内如果发生故障，保护装置做出反应以应对故障的灵敏程度，对于继电保护系统的灵敏性需要每年进行整定值校验，以保障保护装置的灵敏性。

2.4 可靠性

即保护装置的动作必须是合理动作，当故障出现时需要做出相应的积极动作，在地铁正常运行中则不需做出任何动作。这是继电保护装置必备的，即可靠性是保护装置的基本要求。

3.地铁变电系统的保护装置

变电保护装置是通过对地铁运行中各种参数的实时测定，当出现故障和存在隐患时，会以超出正常范围的物理量表示。进而促进保护装置进行动作响应，进行故障切除或是指示异常状况，保护装置工作原理如图2。

3.1 主变电所保护

主变电所变压器应当设置主变差动保护，保护变压器内部、套管和引出线的相间短路给予保护。为应对内部故障应当设置瓦斯继电器、信号继电器进行瓦斯保护，当变压器内部出现故障时故障点周围变压器油会被分解成气体，上升气体和压力的增加会形成保护，还有过流保护等措施进一步完善了保护系统。

3.2 整流变压器保护

35kV整流变压器的电流速断保护、零序过流保护、过负荷保护、温度保护等，通过西门子保护7SJ63继电保护装置，配合整流器的PLC装置的共同作用实现。

4.小结

综上所述，地铁变电系统对于地铁运行的影响深刻而广泛，随着科学技术的发展，地铁变电系统正在得到持续的改善和优化。结合保护装置的工作原理，从功能性、性价比入手，合理选择保护装置，能更好地实现变电系统的价值，保障地铁出行的安全性和可靠性。

参考文献：

[1]王敏，张宴.地铁变电系统的构成和保护装置的选用[J].建筑工程技术与设计，2017，（14）：3154-3154.

[2]王思寒，周栩鹏，陈东等.地铁变电系统的构成和保护装置的选用[J].大科技，2018，（14）：84-85.