铁路电力供电系统保护-铁路电力供电系统运行方式

铁路变配电所运行方式铁路变配电所运行方式铁路电力供电系统的变配电所一般采用双电源供电方式。沿线每一个供电区间两路供电，供电区间之间采用专门为通信、信号基站等负荷供电的10kV一级负荷电力贯通线（也称贯通线）和10kV综合电力贯通线（也称贯通线）。双路供电至低压双电源切换装置，两路电源互为备用，形成主、备互供方式，一路失压另一路自动切换。变配电所供电示意图铁路变配电所运行方式变配电所调压器的基本变比是10/10kV。变配电所进线电源取自地方供电局的变电站，供电方式为专线，电压等级一般为：220kV、110kV、35kV或10kV，其中10kV应用最广泛。变配电所供电示意图

对于10kV配电所，采用单母线真空断路器分段运行方式，两路10kV进线电源分别送至两端母线上，正常时，母联打开，两路电源同时运行，互为备用；当一路检修或发生故障时，母联闭合，由另一路电源供电。一级负荷电力贯通线、综合电力贯通线分别经调压器后供电。铁路变配电所运行方式10kV10kV

对于电压等级为220kV、110kV、35kV的变配电所，先由进线变压器将受电电源变为10kV电源供到进线母线上，再通过与10kV配电所相同的方式，将电能供出。铁路变配电所运行方式220kV/110kV/35kV220kV/110kV/35kV铁路变配电所运行方式车站用电负荷的2台变压器一次侧分别接在10kV两段母线上，二次侧分别馈出一段低压母线，为单母线空气断路器分段运行方式，用电负荷分别接在两段低压母线上，两台变压器同时运行，当一路检修或发生故障时，母联闭合，两段母线一、二级负荷由另一台变压器供电，三级负荷自动切除。向重要的一级负荷供电的二级低压母线，采用单母分段运行方式。变压器设低压总计量，动力照明分开计量。配电所设无功集中补偿装置，补偿后的功率因数在0.9以上。带时限电流速断保护的动作逻辑限时电流速断保护比电流速断保护增加了一个时间继电器KT表示△t，当电流继电器KA动作后，还需经过时间继电器KT的延时后才能动作于跳闸。如果在延时以前故障已经切除，则电流继电器KA立即返回，整个保护复归原状，不会造成误动作。高速铁路贯通线中性点接地方式高速铁路贯通线中性点接地方式高速铁路沿铁路线敷设的10kV电力线路称为一级贯通线路和综合贯通线路，均为双回路供电。为了提高贯通线路的供电可靠性，减少由于外界干扰造成的线路故障，贯通线路采用全电缆线路。如采用中性点不接地的运行方式，单相接地时电容电流大大超过了10kV系统中性点不接地系统的极限接地电容电流，接地电弧将不能自熄，容易形成间歇性的弧光接地或稳定的弧光接地。间歇性的弧光接地能导致危险的过电压，稳定的电弧接地会导致相间短路，造成重大事故。高速铁路10kV电力贯通线路的特点高速铁路贯通线中性点接地方式中性点经消弧线圈接地由消弧线圈产生的电感电流补偿接地电容电流，从而降低接地电流。全电缆线路单相接地故障电容电流大于30A，必须对电容电流进行抑制，防止接地点电弧的产生，或直接保护跳闸，切除接地故障线路。中性点经低电阻或直接接地单相接地时保护跳闸切除故障线路。高速铁路贯通线中性点接地方式高速铁路贯通线中性点接地方式由于仅需要对贯通线路的单相接地电容电流进行抑制，因此只需要对铁路10kV系统中的1：1贯通调压器母线段的中性点接地方式进行改变，无需改变电源母线段的接地方式。如果贯通调压器的二次侧没有引出中性点，则需在贯通母线段加装接地变压器以引出中性点。高速铁路贯通线中性点接地方式采用消弧线圈补偿方式：将贯通调压器母线段的中性点通过消弧线圈后接地。正常运行时，中性点对地电压为零，消弧线圈中无电流。当发生单相（C相）接地时，消弧圈的外加电压是，流过的电流为，接地电容电流为，和

方向相反，流过接地点的电流为：为了防止系统串联谐振产生谐振过电压，一般采用过补偿方式。中性点经消弧线圈接地的三相电力系统单相接地示意图及向量图高速铁路贯通线中性点接地方式采用中性点经小电阻或直接接地方式：将调压器母线段中性点接接地或经小电阻（一般为10Ω）后接地。在这种接地方式下，单相接地故障电流要数倍于电缆电容电流，远大于正常运行时的负荷电流，足以满足保护灵敏度要求，使保护动作于跳闸，切断故障点。高速铁路贯通线中性点接地方式高铁10kV电力贯通线路两种中性点接地方式的分析高速铁路贯通线中性点接地方式12非有效性接地，发生单相接地故障后仍可继续短时运行，保证了供电的可靠性；单相接地故障时，自动跟踪消弧线圈对系统电容电流的补偿能够始终把接地残流控制在熄弧临界值以下，再加上消弧装置可减缓弧道恢复电压的上升速度，可以促使电弧可靠熄灭，重燃次数大为减少，从而有效的降低了弧光接地过电压发生的概率。中性点经消弧线圈接地高速铁路贯通线中性点接地方式34但由于高铁一般为全电缆线路，发生单相接地后多为永久性故障，带故障运行，易引起故障扩大；消弧线圈补偿容量按过补偿选择,需保证在任何运行方式下不发生谐振，因此随着线路参数的变化，中性点经消弧线圈接地方式存在一定的谐振风险；中性点经消弧线圈接地5当系统发生接地故障时，消弧线圈必须处于过补偿状态，由于接地点故障残流很小，接地线路和非接地线路流过的零序电流方向相同，故零序过流保护、零序方向保护无法检测出已接地的故障线路。中性点经小电阻或直接接地高速铁路贯通线中性点接地方式发生单相接地后，断路器跳闸切除故障线路，表面上降低了供电的可靠性，但接地后非故障相电压不会升高，同时接地电弧过零熄弧后，系统对地电容中的残荷将通过中性点电阻泄放掉，有效的抑制各种原因引起的系统谐振过电压，降低了系统的绝缘水平要求。由于全电缆线路，单相接地故障多为永久故障，极易造成故障扩大，及时切除故障线路，提高了系统的安全性。中性点经低电阻接地，零序过流保护有较好的灵敏性，通过远动终端(RTU)和电力调度中心的紧密结合，可以在单相接地事故发生后迅速判断和切除故障区段电缆。高速铁路贯通线中性点接地方式通过以上分析，中性点经消弧线圈接地最大的优点是可以带故障运行，但是在客专供电系统中，由于采用电缆线路，反而会引起事故扩大，带来更大的危害；而中性点经小电阻或直接接地可以最有效的抑制系统内部过电压，采用原标准的电气设施绝缘裕度增加，设备使用寿命延长，提高系统供电可靠性。因此，针对于高铁10kV全电缆贯通线路，中性点经小电阻或直接接地方式的供电可靠性要远高于中性点不直接接地系统。在高铁建设中普遍采用经小电阻或直接接地的中性点接地方式，逐渐减少中性点经消弧线圈接地的方式。普通铁路自闭线与贯通线中性点接地方式普速铁路的10kV电力线路称为自闭线路和贯通线路，设单回路或双回路。自闭、贯通10kV电力线路通过沿铁路线相邻40～60km的变配电所形成互供，一般以架空线路为主。自闭线路主供铁路信号、通信、5T系统等一级负荷用电；贯通系统备供自闭线路一级负荷用电，同时向区间及各站生产生活等设施供电。由于线路多以架空线路为主，线路电容电流较小,发生单相接地时接地电流一般不会超过30A,接地点电弧可自行熄灭，因此系统中性点接地方式通常采用不接地方式。普速铁路10kV电力贯通线路的特点普通铁路自闭线与贯通线中性点运行方式普通铁路自闭线与贯通线中性点运行方式中性点不接地方式在以架空线路为主的普速铁路中已证明是行之有效