摘要：随着铁路建设的不断推进，牵引供电技术也得以快速发展。文章介绍了高速铁路牵引供电系统的组成，并结合实际案例对高速铁路牵引供电的关键技术及继电保护进行了探讨，有效保证了列车运营的稳定性和安全性。
关键词：高速铁路；牵引变电所；继电保护
电力铁路机车正常运行基础就是高速铁路的牵引供电系统的完善和稳定，高速铁路的牵引供电系统通过向机车不断输送电能，保证机车运行稳定，而保障高速铁路的牵引供电系统能够安全输送电能的基础就是继电保护，继电保护利用自身安全性、有效性的优势，在电力机车运行等各方面都可以体现出来，另外，当牵引供电系统出现部分损坏，不能正常运行的时候，供电系统的正常运行也可以通过继电保护来实现，从而促进整个高速铁路上电车的正常运输和行驶。
一、高速铁路牵引供电系统组成
牵引供电系统的运行原理是在电力系统中，通过牵引变电将电力系统中的电能进行转变，转变过后再传送给牵引网，保证电力机车完成电力牵引，正常取电，得以正常运行。在铁路系统运行过程中，牵引供电系统为列车的正常运营提供了动力支持。由于高速铁路列车运行密度大、车辆运行速度快、列车运行可靠性要求比较高，所以高速铁路列车设备选型和技术方案和普通铁路均有所不同。高速铁路牵引供电系统主要可以划分为接触网和牵引变电所两个组成部分。其中，牵引变电所主要通过牵引变压器将区域电力系统电源变压为适合电力机车运行的电压，然后利用馈线将电压引到接触网。电力机车通过受电弓从接触网获得连续电能，为其运营提供足够的能量。
二、线路保护
（一）电力系统线路保护
现如今我国一般的各项运用电能的设备都是应用电压为220kV左右的线路，在高速铁路上所应用的是在220kV以上的电压，主要传播途径是光纤传播，并且通过它来进行线路电流差动保护。光纤电流差动保护具有选择性好、解决问题效果好的优势，对与解决保护区内的故障有着明显的效果。但是电流差动保护的进行是具有一定条件的，是必须要保证电力负荷在被保护线路的区域以外，这样才能够使牵引网进行差动保护工作的时候躲过最大负荷电流。
（二）牵引网保护
高速铁路牵引网的保护是在普通铁路保护原理的基础上，进行相应的改造和创新，其主要包括距离保护、过电流保护、电流增量保护等。首先，对于距离保护来说主要是将负荷电流中的综合谐波含量进行自动调节以减少失误，是牵引网中的主要保护措施。其次对于过电流保护来说，其是通过综合谐波抑制和励磁涌流闭锁措施来进行保护牵引网。最后，电流增量保护对电流的变化幅度进行记录，并且根据具体数值将负荷电流和故障电流进行区分，从而对牵引网进行保护。
（三）变压器保护研究
电力系统中最为重要的是变压器，高速铁路的供电系统就是通过变压器来实现电流的转化的，从而促进高速铁路运行的稳定程度。如果变压器的继电保护工作不到位，就会直接影响供电的正常进行以及相关供电设备的安全。变压器的主保护使用的一直都是差动保护。变压器在进行工作的时候可能会出现两种故障，首先是正常工作或外部故障，在遇到此种故障的时候，变压器差流为零。其次是变压器内部故障，在遇到此种故障的时候，变压器差流不再为零。由此可见不平衡电流影响着差动保护的效果。为此，有许多国内外的学者对此都进行了研究和分析，也提出了一系列解决办法。
三、工程实例
（一）工程概况
某高铁牵引变电所外部电源采用了330kV电压等级供电。该供电方式的优点是系统容量大、电压稳定，有利于减少电源线路的损耗，总体供电质量优于110kV系统，但也带来了高电压等级对牵引变电所更高的技术要求等问题。
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（二）继电保护及自动装置设置原则
330kV电压等级保护除非电量保护外，均按双套保护配置。继电保护基本按照以下要求进行配置：两套保护装置与其他保护、设备配合的回路遵循相互独立的原则，两套保护装置的交流电流分别取自电流互感器互相独立的绕组，交流电压分别取自电压互感器互相独立的绕组，两套保护装置的跳闸回路与断路器的两个跳闸线圈分别一一对应；两套保护之间没有任何电气联系，防止因交叉停用导致保护功能缺失，当一套保护装置退出时不影响另一套保护装置的运行。
1.进线保护
该牵引变电所采用330kV进线，双回路电源引入。牵引变电所的330kV电源进线设失压保护，电源母线间不设母联隔离开关，330kV牵引变电所线路均根据电力部门要求配置了2套光纤电流差动保护作为线路的主保护，并配置信息采集装置上传地方电调。为了实现“由不同的保护动作原理、不同厂家的硬件结构构成”的双重化保护配置，其中一套牵引变电所进线保护装置采用GXH803A-201G光差保护柜（WGQ-871微机故障启动装置、WXH-803/A数字式电流差动保护装置），包含以光纤电流差动为主体的全线速动主保护，由三段式相间和接地距离保护等构成的后备保护；另一套采用的是CSC-103A（B）线路保护装置，其主保护为纵联电流差动保护，后备保护为三段式距离保护、四段式零序电流保护等，个别所采用了PRC31BM-54型光纤分相电流差动保护柜（RCS-931数字式线路保护装置、RCS-925远跳过电压保护装置）。
高压线路保护采用双重化配置的目的是防止保护装置由于元器件的损坏而造成保护拒动，如果2套装置由于原理不完善造成保护拒动，将不能达到双重化配置的目的。2套装置在动作特性上均采用了比率制动原理，目前差动保护不同原理主要体现在制动特性不同，有二段式也有三段式，各厂家内部算法也各不相同，但实质上2套装置就保护原理来说是相同的，其动作逻辑也是一样的，只是在动作范围内的灵敏度上有所区别。
2牵引变压器保护
牵引变压器综合自动化功能配置的基本要求：牵引变电所综合自动化系统采用分层分布式结构，集中组盘安装方式。系统由站级管理层、通信层、间隔层3部分设备组成。间隔层设备包括双套主变压器保护装置和双套主变压器后备保护装置。该高铁采用的是2台单相变压器组成VV接线的线路变压器组形式。330kV牵引变压器设置的差动保护、高低压侧低电压启动过电流保护、过负荷保护均按双套配置。本体设置的轻重瓦斯、油温一段二段、压力释放等保护除外，其中过负荷、轻瓦斯、油温一段作用于发出信号，其余作用于跳闸。牵引变电所330kV进线侧电流互感器采用8个二次线圈，1个用于计量，1个用于测量，6个用于保护。330kV断路器设有2套相同而又各自独立的分闸装置，每1套分闸装置动作时或2套装置同时动作时均应保证设备的机械特性。该牵引变电所牵引变压器采用的是DK3530A保护装置和WBZ-65A保护装置，实现了主变保护双重化配置。差动保护由比率差动保护和差动速断保护2个元件组成，均采用了三折线比率制动原理。
总之，促进我国高速铁路的正常运行和使用寿命，必须要在牵引变电所继电保护方面加大力度，其能够保证高速铁路在运行的时候，电力供电系统的正常运转。但是由于我国高速铁路发展时间短、发展速度快，相关保护技术跟不上发展速度，只能沿用普通铁路的保护原理和措施，不能有效地满足高速铁路牵引供电系统。所以，加强高速铁路牵引变电所继电保护方案的提出是如今促进高速铁路发展的重要措施。
参考文献：
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[4]刘淑萍. 高速铁路牵引供电系统继电保护研究[D].西南交通大学，2015
论文作者:李栋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
标签：变电所论文; 供电系统论文; 电流论文; 高速铁路论文; 变压器论文; 保护装置论文; 差动论文; 《基层建设》2019年第1期论文;