电气化铁路牵引变电所继电保护探讨

张祖华

中铁十一局集团电务工程有限公司 湖北 武汉 430070

引言

铁路运输经济对社会经济的可持续发展具有非同凡响的意义，对社会经济运转周期的提高做出了重要的贡献。而在铁路运输系统中，电气化铁路在其中更是有着其他铁路运输方式所不具有的优势。对于电气化铁路而言，要想完整的运转起电气化铁路的运输系统就需要依靠相对应的牵引系统来实现其中的各类功能和作用，而牵引系统又需要牵引继电保护来实现其安全可靠的运转，因此无论是对于铁路系统经济的可持续发展，或者是实现铁路运输系统的稳定构建和安全可靠的运行，相关专业人员对电气化铁路牵引变电所继电保护做出相应的研究，提出解决其中问题的办法和措施就具有非常重要的现实意义和经济价值。

1 电气化铁路概述

1.1 牵引变电所

在电气化铁路系统运转过程中，其牵引变电所作为牵引供电系统最为核心的装置主要作用是将经过升压和降压处理后的三相高压电转变为低压、稳定、可持续输入的可以供给当前在铁路线上行驶的机车的单相交流电。在目前实际情况中大部分牵引变电所所使用的牵引供电设备主要分为一次设备和二次设备两类供电装置，一次设备主要包含电力传感器、电力传输母线、电力保护装置等，以此来实现电力资源在电气化铁路系统中的传输、分配、分流和使用等，从而使机车能够在铁路线上安全稳定的工作。二次设备则是通过现代化网络信息技术实现专业人员对牵引变电所的远程控制和交互，为牵引变电所提供现代化技术方面的管理支持，从而形成智能化、信息化、自动化、集成化的先进牵引变电所运转系统。另外，运用在电气化铁路系统中的牵引变电所还可以对设备内的电器进行控制，提高对铁路线上机车的供电质量和效率，保证机车运转安全，同时还会采用牵引变电设备的双备份模式，在发生问题时可以通过设备之间的转换和连接使用来为机车源源不断地提供电力，减少铁路系统中电力网的运载负荷，保障牵引变电所的功能安全和效率，实现电气化铁路系统的机械化和自动化运行。

1.2 电气化铁路牵引供电原理

传统铁路系统的运转需要依靠大量的电力资源和煤炭、石油等自然资源来维持，消耗资源量很大且往往效率不高，而和其相比电气化铁路就不需要投入能源，而是需要构建合理完善的牵引供电系统来为电气化铁路系统提供运转动力。在铁路经过铁路线时，由于在铁路线周边地区往往会建设大大小小、规模不同的牵引变电站，这些变电站内会设有相应的电流变压器，当外界高压电经过一次升压后会进入到降压器中，在对这些电流降低电压达到正常使用水平后就可以通过电力牵引装置例如牵引网、牵引器等给电气化铁路系统中的机车进行供电工作，从而保证机车能够源源不断的拥有电力支持，实现铁路系统的持续运行。另一方面，传统牵引变电站中的供电方式大多都采用双线双变供电，一般是指在变电站负荷上设置的电源有两个，负载正常运行时由其中一个电源供电，另一个处于备供状态，而在电气化铁路系统中使用的牵引变压器为单向式牵引变压，一旦在铁路线出现停电或小规模供电短缺的情况时就可以通过使用闸门将牵引器开关打开使一条铁路线上的相邻的牵引变电站对机车实行供电服务[1]。

2 牵引变电所继电保护存在的问题

经过大量走访调查研究发现，就目前情况而言在实际运用中大部分的电气化铁路系统虽然构建趋于完善，但其中的牵引变电所继电保护还存在各种各样的问题，虽然相应的继电保护装置都能正常运转实现对牵引变电所的继电保护，但是由于这类保护仅仅使用双套距离保护装置来实现保护作用，没有后续的完善保护和对牵引变电所相关设备的维修更新，因此在牵引变电所继电保护中仍然存在大量急需解决的问题。

2.1 线路继电保护配置存在的问题

由于目前实际应用中在电气化铁路系统的路线牵引继电保护分配上没有针对实际线路所设置的继电保护装置，且就算存在相应的继电保护装置也往往达不到安全稳定的维护电气化铁路系统正常运行的标准和要求，因此就需要引入光纤电流差动保护等先进的继电保护技术来对电气化铁路系统的铁路线继电保护进行管理运营。在实行对电气化铁路系统供电线路的保护中最重要的就是使用三相电源来进行，三相电源产生的电压经过牵引变压后传送到铁路线中供给机车运行，并按照电流线路保护标准和要求来对继电保护装置进行维护更新。其次，光纤差动保护相对于传统的线路架空模式而言可以有效减少为了对铁路线路进行保护而造成的土地资源和空旷地带的浪费，并且在实际应用中可以做到防微杜渐，根据光纤差动保护模式中所发现的问题提出有效的解决手段和措施，并在出现问题时能够在第一时间通过网络技术反映给接收端，还能准确地让专业人员判断出故障发生地点，从而实现对铁路线路的紧急维护。另一方面，由于在电气化铁路系统中电力资源的电源端数据是不断发生变化的，而这类数据和信息的多变性就给相关管理人员带来了一定的工作难度，难以对电气化铁路牵引变电所继电保护的电流保护和距离保护做出相对应的选择和判断，而光纤差动保护技术的引用就可以充分保障电气化铁路电网线路的安全使用，并有效解决上述问题。因此现阶段在线路继电保护配置方面存在的问题就是继电保护技术不先进，不能有效解决牵引变电所继电保护过程中出现的各类问题，从而不能稳定的实现电气化铁路系统的安全持续运行[2]。

2.2 牵引变压器保护配置存在的问题

目前在电气化铁路系统线路的牵引变压器保护配置中，往往采用的是单一牵引变压器保护，这种模式不仅在出现问题时不能第一时间发现并解决，而且还不能拥有有效的后备能源来对铁路进行后续供电，因此就需要双重化保护装置来对牵引变压器保护配置实行更新，这样在铁路运行过程中如果出现电力资源不足的情况就可以使用另外的后备变压器来进行供电。

3 牵引变电所差动保护措施

3.1 将流互变比线圈接入正确

在牵引变电所的继电保护中，由于电路高压特和低压侧存在一定的电压差，而这种电压差就会在电力供给中导致电流不平衡的现象，为了消除这种电压差并减小电流不平衡对电力供给的影响，就需要选定适当的流互变化对高压端和低压端进行电压补偿，这就需要相关专业人员在对线路进行差动保护工作时，就需要接入正确的流互交比线圈，从而确保牵引器电保护设备的正常运行[3]。

3.2 将流互极性接入正确

在牵引变电所的继电保护中，需要将流互极性接入正确，如果极性相反，就会造成电流和电压的不平衡现象，矢量无法达到设计要求，从而引发电流保护装置最终导致跳闸，对电气化铁路系统造成影响。这就要求接入线圈的专业人员需要根据电路知识中的基尔霍夫原理来对接入的流互电路进行矢量和的求取，确保电流极性方向的正确。

3.3 矫正接线方式

在进行电气化铁路牵引变电所继电保护过程中使用的传统的接线方式是人工设计电路图、人工拧线接线的方式，这种方式在接线过程中施工人员难免会因自身知识或经验的欠缺而导致接线错误，从而导致后续问题的发生，因此为了矫正接线方式，就需要引入先进的自动化和机械化设备，对继电保护的电路接线方式实行基础和设备上的更新，并在继电保护中采用数字式变压器差动保护装置，对其工作过程中的接线组别实行星形连接，就可以保证电流和电压的平衡，实现对电气化铁路系统线路的可持续供电[4]。

3.4 减少流互二次侧接地点

在牵引变电所的流互二次侧如果出现多点接地的现象就会导致线路电压和电流的不平衡，引起差动误动现象，阻碍后续供电工作的进行。 因此就这些问题而言，就需要相关专业人员在接入继电保护线路时减少流互二次侧接地点，或者实行单点接地，这样就可以使接地点之间无法构成有效的电流回路，从而避免差动误动现象的发生[5]。

4 结束语

综上所述，电气化铁路牵引变电所继电保护工作作为铁路电力系统中的重要保护成分对保护电气化铁路电力系统安全稳定的运行有着巨大的作用和重要的意义，而在现阶段中牵引变电所继电保护仍存在许多问题，这就需要相关专业人员对继电保护技术不断的实行更新和发展，完善继电保护装置，更新继电保护设备，政府和企业方面也应该加大资金投入，对铁路牵引供电系统的继电保护进行不断的研究和深入，从而加快电气化铁路系统的构建，改善民生出行质量和货物运输方式，推动铁路经济的可持续发展。