摘要：伴随着铁路运输事业的快速发展，铁路运营对于电能的需求也随之提升。为确保铁路正常运营，需确保电力输送的安全性、稳定性和高效性。牵引变电所主要的功能为铁路沿线提供源源不断的电能力，进而确保车辆的正常运输。然而牵引变变电所却十分容易出现故障跳闸现象，严重影响到电力资源的输送。因此文章就铁路牵引变电所故障跳闸的原因和处理措施展开相关探讨。
关键词：铁路牵引变电所；故障跳闸；原因；处理措施
牵引供电系统为高速铁路提供牵引用电，是高速动车组的动力源泉，一旦牵引供电系统发生故障，将使高铁线路失去运营能力，造成重大经济损失和社会不良影响。因此探究铁路牵引变电所故障跳闸原因，采取相应的处理措施极为必要。
一、铁路牵引变电所故障跳闸的主要原因
（一）变电所容量和实际输送量严重不符
目前在很多铁路的牵引变电所内均存在主变容量设计不合理的情况，其与实际运行当中输送的电容量之间明显不对称，其中主要的牵引变电所的主变压器容量均在50MVA 以上，这一设计主要是为了适应铁路线路每天的车辆吞吐量。但是在实践的运行过程中很多牵引变电站所内均存在了超负荷运行的情况。例如大秦线中的延庆变电所，该变电所的变压器在设计时选择的是能够承受1.5倍的最高负荷，单次最高通过的电流量在394A，但是这一变电所内变压器在实际运行过程中单次通过的电流量达到了690A，负荷倍数达到了仅1.8倍，也就导致了该变电所经常出现故障跳闸的情况。
（二）地区电网系统不完善
铁路的电网主要是建立在地区电网的基础上，因此其受到外部地区电网设备的明显影响。外部供电条件、供电区域内线路稳定性等直接影响了铁路牵引变电所的供电质量，而铁路线路由于在近几年当中不断扩建，导致对于供电的需求越来越高，而地方电网本身的建设未跟上铁路建设的脚步，因此也就导致供电质量明显下降。其中最明显的问题就是供电线路的长度过大，导致电流输送过程中出现大量的损失，进而导致设备运行负荷的提升。同时，铁路线路铁路本身有大部分建设在山林地区，其内自然条件复杂程度较高，并且还有很多进山隧道，这给地区电网的铺设带来较大的制约。
（三）牵引工况的影响
牵引工况主要指的是在供电状态下车辆所处的状态，如车辆正处于加速的工况下，则此时供电网络当中的电压明显下降。同时在牵引变电所处于天窗作业时期时，变电所内的电压值也会降低，但均处于111kV左右波动。但是当牵引变电所处于天窗作业时期之外，其电压值将会出现明显的波动现象。铁路线的进线当中电压值小于 95kV的输出电流变化明显，但这种状态的持续时间具有随机性的特征。根据历年的统计显示，铁路线路太原段内供电线路当中进线电压降低的几率为57%，其中因供电电源导致电压降低的比率就为43%。
二、铁路牵引变电所故障跳闸的处理措施
（一）合理对变电所数量进行安排
铁路供电网络当中牵引变电所的数量对供电的稳定性有着明显的影响，随着当前我国高速铁路建设范围的扩大，也使得铁路电网的建设进一步提升，并为此出台了各类建筑施工标准。在新规定标准当中，每两个牵引变电所之间的距离应该为45公里；而在条件不允许的特殊环境当中，可以采用高压分段输送的方式减少每一段输电线路的距离。同时每隔250公里还可以建立支柱牵引变电所，这一变电所的主要功能就是利用自己较为完善的母线将电能合理分配到各个变电所内，进而在出现故障跳闸问题时也能够保证局部供电的稳定。
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（二）合理规划铁路走向
为了有效控制运输密度不同情况下对牵引变电所供电情况的影响，应该对铁路的原有线路再进行合理的规划，应该减少部分迂回的路线，并尽量减少上坡的几率。如果在无法避免上坡路线时，则可以利用供电线路长度限制的方法对其进行调整。同时还需要指挥调度中心进一步加强对车辆运行频率的把控，尽量避免车辆运行的高峰期和低谷期，以保证变电所供电负荷的稳定性。另外，根据变电所实际的承受能力范围，对超载运输问题进行控制，在货车运行前要对所承载的货品重量进行严格的审查，以免对输电线路造成损伤。
（三）完善线路抢修机制
应对现有的铁路牵引变电所线路的抢修制度进行完善，并且强化线路当中自动化智能监控设备的运用。在各变电所内均安装监控节点，对变电所电闸状态进行实时监控，当发生故障跳闸的问题，则由远程自动化检测系统将数据报告给总控制中心，控制中心则根据故障问题快速安排相关人员进行维修。同时，在日常工作过程中也需要加强模拟演习的频率，进一步提升维修员工个人的技能熟练度，以保证抢修工作的顺利开展。
三、实例分析
（一）基本概况
某高速铁路牵引变电所发生主变压器 201（202）母线断路器越级跳闸，其中212馈线中断供电达90 min，直接影响20多列高铁动车组的正常运输，在社会上造成不良影响。牵引变电所一旦发生越级跳闸，就会将故障范围进一步扩大，严重影响正常的运输秩序。
（二）越级跳闸的原因
212断路器因为CPU板损坏造成保护拒动，211断路器因为故障电流小均未起动各项保护，由于2条馈线保护不能跳闸，所以造成201（202）母线断路器越级跳闸。201（202）母线断路器低压起动过电流保护一次定值为3425A，时限为1s。故障时的电流为8288A（8 272 A）均远远大于整定值，所以1s后出口跳闸。
（三）处理措施
①增加开入开出回路光电隔离措施。为避免保护板受外部开入回路的影响而损坏，将保护板与外部联系的开入信号做隔离，在外部开入与保护板之间增加光电隔离端子，保护所内二次保护装置不受侵害。②改进故标测距。此次故障发生后，故障测距装置没有给出相应的测距报告，因为故障测距装置测距功能是由馈线保护装置保护出口继电器接点进行触发，在 212 断路器保护装置拒动的情况下故障测距不会形成故测报告。将 WBH-892H 主变压器后备保护装置的低压侧保护出口继电器接点（6z2，6z4；7z2，7z4）引至故测装置外起动开入处，这样可以保证在越级跳闸情况下故标装置也能正常起动。③保护装置告警信息上报。将馈线保护装置的告警信号，通过改线和增加定义经另外一个装置及时上送综自后台和调度端，及时发现不正常运行状态和帮助故障分析和处理，对其他保护装置同样增加告警信息交叉上传功能。④避雷针接地连接方式的变更。为减少雷击对变电所内设备的影响，根据《高速铁路电力牵引供电工程施工技术指南》 “避雷针应独立设置接地装置，避雷针与独立接地装置与主接地网的距离不应小于3 m。”为此将避雷针从主地网断开并设独立的接地极。⑤完善保护设置。将电流电流增量保护定值的设定进行调整，将起动一次电流调整为1200A，延时0.7 s，时限小于主变低压侧低电压起动过电流时限定值1s。这样，既做为高阻接地故障的主保护，也可以做为馈线保护的近后备保护。
总之，铁路牵引变电所是保证铁路电力供应的核心环节，在实际运行时其常会出现故障跳闸的问题，因此需高度重视，并详细分析导致故障跳闸的原因，进而采取必要的措施予以应对，从而确保铁路牵引变电所能够源源不断的为铁路运输提供电能。
参考文献：
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[2]贾晨光，张裔.处理馈线跳闸故障的思维导图[J].石家庄铁路职业技术学院学报，2015，（04）
[3]李兴荣.影响大秦线牵引变电所安全可靠性的因素探讨[J].电气开关，2012，（04）
论文作者:李栋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/26
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