摘要：介绍了高速铁路牵引供电系统的组成，分析了高速铁路牵引供电系统馈线中存在的问题，并对高速铁路牵引供电系统馈线提出保护措施。在满足高速铁路牵引供电系统馈线保护的基础上，最大限度地提高了供电系统的稳定性。
关键词：高速铁路；牵引供电系统；馈线保护
引言
社会经济的迅猛发展，促进了交通运输业的发展，使得高速铁路在人流、物流运输方面的功能和作用得到了较好的发挥。高速铁路牵引供电系统的供电能力问题关系高速铁路运营的安全性和稳定性，如何做好馈线保护是现阶段必须考虑的一个重要问题。在分析高速铁路牵引供电系统馈线保护问题过程中，本文借助实测数据信息，对馈线保护问题进行了探讨，以满足高速铁路牵引供电系统馈线保护的实际需要。
1高速铁路牵引供电系统简介
牵引供电系统是保证高速铁路稳定、可靠运行的重要组成部分，由牵引变电所、牵引网、接触网及电力系统等组成，主要是将电力系统110kv三相交流电转化为27.5kv或55kv单相电后传输给接触网，以满足高速铁路对电能的需要，如图１所示。牵引供电系统的作用在于向电力机车送电，是一种双导线供电系。
图一
目前，高速铁路牵引供电系统的供电方式主要分为直接供电、吸流变压器供电、ＡＴ供电、同轴电缆供电和直供加回流线供电。这些供电方式各有优点，但也存在一定的局限性。直接供电方式电路结构简单，投入的设备较少，但易产生较为强大的磁场，会对附近的传输信号产生较大的干扰；吸流变压器供电方式具有较好的防干扰作用，但会导致接触网的工作量增加，并且发生事故的几率较高；ＡＴ供电方式较为灵活，有利于高速、大功率电力机车运行，但是运行和维修的费用较高；同轴电缆供电方式的供电距离较远，不会对周围通信线路产生干扰，但是造价高、投资大；而直供加回流线供电方式干扰较小、投资少，且维修较为方便。
2高速铁路牵引供电系统馈线中存在的问题
2.1牵引网导线出现短路故障
一旦牵引网导线出现短路故障，不仅会对整个牵引供电系统的供电能力造成直接影响，还会严重威胁到高速铁路牵引供电系统运行的安全性与稳定性。造成牵引网导线短路故障的根本原因是受到了绝缘子的影响，其过程是在牵引供电系统的运行中，绝缘子受到外部环境影响，发生电弧短路故障，威胁到整个牵引供电系统。
2.2牵引网断线接地故障
断线故障也是高速铁路牵引供电系统常见问题。断线故障主要包含正馈线断线和接触网断线，其中正馈线断线的发生几率较高。正馈线断线包括了电源侧悬空、非电源侧悬空接地故障。牵引网断线接地故障可能造成供电系统无法进行正常的供电，导致高速铁路牵引供电系统无法正常工作，给高速铁路运行带来不利影响。由于牵引网断线故障发生几率较高，因此在维护过程中就需加强检修和维护的次数，并做好时间方面的安排。
2.3异相短路故障
高速铁路牵引供电系统主要以单相供电方式为主，而电力供电系统则采取了三相方式进行供电，目的在于保证电力机车能可靠地获取电能供应，因此在采用三相方式供电过程中就要使单相电和三相电对应。针对这种情况，高速铁路牵引供电系统需要在一定距离设置一个分相段，从而保证电能的可靠供应；同时，在无法进行供电的区域设置分相绝缘器，对电流进行隔离处理。为此，高速铁路运行过程中，在车辆通过分相区域时需人为操作使电流能可靠供应，一旦出现人员操作失误就导致异相短路故障的发生。结合上述分析来看，高速铁路牵引供电系统馈线问题主要表现在牵引网导线短路故障、断线接地故障、异相短路故障等，这些故障问题给高速铁路牵引供电系统的稳定、可靠运行带来了较大的阻碍，必须针对于实际问题做好分析，从而切实、有效地解决。
3高速供电系统直流馈线保护技术
3.1大电流脱扣保护
大电流脱扣保护是指线路前端出现短路故障，从而会引起较大的过电流，对供电系统设备造成破坏时，有效避免这种情况。在检测到短路电流高于动作电流时，大电流脱扣保护可以及时进行跳闸动作，动作异常灵敏。在出现近端短路故障时，必须保证在电流增量和电流上升率保护动作开始前进行跳闸。
3.2接触网过热负荷保护
在高速运行高峰期会出现过电流，此时牵引网温度升高，会对供电系统造成破坏，设备损坏。接触网热过负荷保护就是要避免接触网过热所设置的保护，根据对供电系统状态的监测，并依据平时的经验，设定整定值，在温度超过整定值时，过热负荷保护就会启动跳闸。根据接触网的状态计算接触网的发热量，在根据热负荷和环境条件。计算出接触网的电缆温度。电缆温度在超出规定值时报警，并发出跳闸命令，从而保护接触网。由于接触网特有的热特性，保护装置的曲线要与接触线的曲线进行配合，并于馈线电流保护进行配合。
4高速铁路牵引供电系统馈线保护措施
4.1距离保护
距离保护方式是牵引网最主要的一种保护方式，其能够清楚地反映出线路在出现故障时的电流、电压变化。利用方向阻抗继电保护器，还可以查看反应相角的状态变化，是一种十分灵敏的保护方式。在距离保护过程中，要根据短路点的实际设置情况对阻抗情况进行合理设置，同时还可以将线路中的短路现象反映出来。通常情况下，距离保护的范围会随着牵引网最小阻抗的变化而发生变化。四边形阻抗特性继电器是目前最常见的一种阻抗继电器。
4.2过流保护
车辆负荷电流会伴随着车辆的行驶情况发生相应的变化。因此，电流往往不会出现恒定值，而是波动在一定范围内，这个波动电流一旦超出预定范围，就会发出故障报警，直至故障解决前故障电流始终存在，故可以根据电流的持续情况鉴别系统故障。过流保护方式往往呈现出阶梯状，并且与时间、电流小大具有密切的联系，保护工作的时间长短会随着电流的增加而减少。通常情况下，这种保护方式是对全部线路实施保护，当这种方式作为系统馈线备用保护方式时，不得超过最大电流负荷。
结语
高速铁路牵引供电系统的直流馈线保护技术的质量直接影响高速铁路运行的稳定性，对于高速铁路牵引供电系统，加强保护措施具有非常重要的意义，进一步完善直流馈线保护技术，可以有效保证高速铁路稳定供电，对高速铁路牵引供电系统的顺利运行有重要作用。相关技术人员要做好高速铁路牵引供电系统直流馈线保护技术的探索研究，对直流馈线保护技术以及核心技术措施进行分析总结，提高高速铁路牵引供电系统直流馈线保护技术的质量和水平。对于具有的直流馈线保护系统，要根据线路运行的实际情况和各种影响因素来设计保护方案。牵引供电系统的直流馈线保护技术的质量直接影响高速铁路运行的稳定性，对于高速铁路牵引供电系统，加强保护措施具有非常重要的意义，进一步完善直流馈线保护技术，可以有效保证高速铁路稳定供电，对高速铁路牵引供电系统的顺利运行有重要作用。相关技术人员要做好高速铁路牵引供电系统直流馈线保护技术的探索研究，对直流馈线保护技术以及核心技术措施进行分析总结，提高高速铁路牵引供电系统直流馈线保护技术的质量和水平。对于具有的直流馈线保护系统，要根据线路运行的实际情况和各种影响因素来设计保护方案。
参考文献：
[1]刘兴学．高速铁路牵引变电所继电保护方案探讨[Ｊ]．铁道工程学报，２０１３（１）：８８－９１.
[2]智慧．基于实测数据的高速铁路牵引供电系统供电能力分析[Ｊ]．高速铁路技术，２０１３，４（４）：２８－３１.
论文作者:王承昊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/8
标签：供电系统论文; 高速铁路论文; 馈线论文; 电流论文; 故障论文; 方式论文; 断线论文; 《基层建设》2019年第23期论文;