摘要：当前，我国交通运输行业实现了突飞猛进的发展，在城市化进程不断推进的背景下，我国地铁建设也实现了如火如荼的发展，地铁已经成为我们生活和出行过程中至关重要的组成部分，为我们生活的便利和城市的发展作出了巨大的贡献。同时，地铁的运行与变电系统的支持也密不可分，电力系统对于地铁的安全运营有着至关重要的直接影响。基于此，本文着重分析和研究地铁变电系统的构成和保护装置的选用等相关方面的内容，希望为相关从业者提供有益的参考。
关键词：地铁；变电系统构成；保护装置；选用
一、地铁变电系统的概述
从根本上来讲，地铁与我们的生活息息相关，已经融入到人们的日常出行等各项活动中，而地铁的组成结构中，地铁变电系统是其中至关重要的组成部分，该变电系统是能源供给系统，可以在更大程度上为地铁的运行提供持续有效的能源动力，也就是电能，以此来有效确保地铁安全平稳的运行。地铁变电系统所涉及的组成部分包括5个方面，分别是：电力监控系统、外部电源、牵引供电系统、外主变电所以及动力照明系统。这5个方面尽管在功能上有着很大的差异，然而，在具体的实际运行过程中，5个方面之间互相影响，密切配合，相互之间不可分割，共同为促进地铁安全平稳的运行发挥合力。通常情况下，城市轨道交通供电电源都来自于城市的电网，通过城市电网一次电力系统和城市轨道交通供电系统进行有效的输送和变换，然后通过适当的电压等级供给城市轨道交通的各类用电设备。
城市轨道交通供电系统通常情况下包括主变电所（或电源开闭所）、牵引供电系统、动力照明供电系统和电力监控系统。牵引供电系统所涉及的结构又包含牵引变电所和牵引网，动力照明供电系统包括两个系统分别是：降压变电所和动力照明配电系统。
城市轨道交通系统是一个十分重要的用电负荷，根据相关的规定可以定义为一级负荷，也就是应该有两路独立电源进行供电，如果其中的任何一路电源出现故障中断供电，另一路要有效确保城市轨道交通所需负荷的全部用电需求。在城市轨道交通供电系统中，牵引用电负荷为一级负荷，而动力照明等用电负荷要有针对性的结合具体的情况分成三种类型，分别是：一级、二级或三级负荷。城市轨道交通的外部电源供电方案要有针对性的结合线网规划和城市电网的实际情况进行相对应的设计和规划，而不是局限于某一线路。结合具体情况的差异，外部电源方案可分为以下几种形式，分别是：集中供电、分散供电和混合供电。
二、地铁变电系统的主要构成
（一）电力监控系统
电力监控系统主要针对供电系统进行与之相对应的管理、调度以及信息采集和分析等。通过遥控、遥感、遥测等一系列相关的功能针对地铁运行的主要电子设备进行实时的控制和监督，通过这样的方式，确保对于整体的供电系统进行有效的管理和调度，其中，比较典型的优势就是可以进行实时的监控，并且更精准有效的远程采集供电系统中核心的数据资源，并进行有效的控制和管理。
（二）外部电源
通常情况下来说，外部电源主要有三种供电形式，分别是：集中式、分散式以及混合式，通常情况下它们都属于外部城市电网的电源，这部分电源主要是主变电站来进行供电的，每一种方式所呈现的应用效果都有很大的差异，例如，采用分散供电这种方式能够使主变电站的成本有效降低，混合式供电方式主要是其中一部分进行集中的供电，而另一部分进行分散的供电。当前，我国的供电方式主要采取的是集中供电的方式。
（三）牵引供电系统
在牵引供电系统的运行过程中，其中最核心的部分就是是牵引变电所，它主要是有针对性的结合容量的实际情况展开相对应的设置，并且有针对性的根据具体情况并列运行两组牵引整流机组。变压中压环网的交流电源、整流直流电源通过牵引网络把它进一步有效提供给列车进行使用。牵引变电提供两种类型的供电方式，一是单边供电，二是双边供电，它有两种不同类型的系统电压值，也就是DC1500V以及DC750V。
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（四）主变电所
主变电所所采取的供电方式是集中供电，所接受的电源通常是110KV的高压电源，然后再根据具体使用情况，针对这种电源进行有效的降压，把它处理成35KV或者10KV的中压电源，并且提供给降压变电所进行有效的使用。通常情况下，主变电所有两路进线电源，与此同时，也具备互为备用的母线。
（五）动力照明系统
动力照明系统需要结合具体情况有针对性的把35KV以及10KV的直流电压进行降压处理，根据照明的具体需要降到220V或380V的交流电压，通过这样的方法能够给地铁之外的其它设备提供电能，例如，事故照明和信号灯等等。
三、地铁变电系统保护装置对于变电系统的重要意义
（一）使短路故障得以有效切断，确保变电系统能够安全平稳的运行
针对地铁变电系统进行有效的维护和控制，是至关重要的，在地铁中配置相对应的专门保护装置能够更有效的推进系统的平稳运行，同时也可以有效确保供电质量得以提升。其中，相应的保护装置不仅可以更精准的检测出电路故障，并进行相对应的维修，同时也可以确保现有的故障得以排除，以确保电气设备的正常参数，这样就可以保证地铁正常平稳的运行，而不出现跳闸的事故，造成地铁停运。
（二）将继电保护以及自动重合闸装置进行有效的结合，综合利用，使运营效率得到提升，对供电方案进行有效的完善。从实践的数据可以很明显的看出，通常情况下，地铁变电系统发生短路的故障都是暂时性的故障，有着自动消除的性质。换句话说就是，在继电保护和重合闸装置中能够有效确保自行消除故障，维持继续的正常供电，这样能够有效降低故障排除的时间，确保地铁能够更平稳有序的运行。
四、地铁变电系统的具体保护装置
在地铁变电系统中有效应用保护装置，要有针对性的结合设备的具体性能和特性来进行相关方面的保护选择，不同部分需要配备的保护装置也有着很大的差异，针对于微机继电保护来说，主要是针对其测量部分、逻辑部分以及执行部分展开相对应的保护工作，与此同时，在选用地铁保护装置的过程中，要着重考虑到它所具备的保护性能和其适用范围。
（一）主变电所110KV的主变压器的保护。在这个过程中，主要是配备与之相对应的主变差动保护，它主要是针对变压器的内部、馆陶以及引出线上的相间短路等相关方面的问题进行有效的保护，同时，也可以针对单向层间短路以及接地短路等相关方面内容进行有效的保护；在这个过程中，也要配备与之相对应的瓦斯保护，这个装置主要是在变压器油箱和油枕的连接管上进行有针对性的安装，其工作原理主要表现为：在短路问题出现时，绝缘体周围的变压器油会出现很大程度的分解，变为气体，同时在上升的过程中，因为压力增大，造成流向油枕产生一定程度的变化，在油流的作用下启动瓦斯保护，在这个过程中就会出现报警信号，把电源切断。
（二）牵引混合降压变电所的35KV进出线要对其配置的线路光纤进行差动保护和过流保护。通常情况下要配置西门子7SD61、7SJ63继电保护装置。
（三）35KV整流变压器要针对具体情况配备与之相对应的电流速断保护、过负荷保护、变压器温度保护等；整流器应该配置逆流保护、二极管、过电流、过电压以及温度等。这两个系统的保护装置是通过7SJ63和PLC装置有效实现的。
（四）直流1500V进行应该配置大电流脱扣保护、低电压保护、过电流保护、电流速断保护等。针对此类功能要有针对性的应用西门子DCP106装置展开相对应的保护工作，针对全所设备的泄露保护要有针对性的应用西门子的DCP116进行保护。
五、结语
综上所述，有针对性的对于地铁变电系统的构成和保护装置的选用深入细致的分析和研究是十分重要而且必要的，在地铁的实际运行过程中，变电系统所起的作用至关重要，为地铁的正常运行提供切实有效的动力支持，因此，要有效确保它的正常运行，在实际的操作环节要深入细致的对其工作原理展开相应的分析和研究，并配备与之相对应的保护装置，以确保地铁正常运行，保证人们的出行安全。
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论文作者:罗名煜,乔宇,郑晓,牟思宇,舒周鸣剑
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/5/31
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