我國地鐵供電系統(tǒng)零序問題研究

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摘要：本文首先簡要地介紹了地鐵供電系統(tǒng)的重要性，并結(jié)合當(dāng)前我國供電系統(tǒng)中應(yīng)用較多的中心點(diǎn)接地方式，進(jìn)一步探討了其零序保護(hù)方面的問題，最后，以實(shí)例說明了零序保護(hù)對(duì)我國地鐵供電系統(tǒng)起著十分重要的作用。 

關(guān)鍵詞：地鐵；零序保護(hù)；供電系統(tǒng)；中性點(diǎn)接地；  中圖分類號(hào)：u231+.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： a 文章編號(hào)：  對(duì)于大家所熟知的地鐵，其整個(gè)的動(dòng)力來源就是我們常說的地鐵供電系統(tǒng)，它是地鐵運(yùn)行的動(dòng)力源泉，其最核心的部分是為地鐵機(jī)車的行駛提供牽引供電，同時(shí)，供電系統(tǒng)還要為地鐵的相關(guān)附屬設(shè)備提供電能，例如地鐵的通信信號(hào)、應(yīng)急報(bào)警、地鐵站自動(dòng)扶梯的運(yùn)行、空調(diào)和相關(guān)照明設(shè)備的使用等等。在地鐵正常行駛的過程中，如果供電系統(tǒng)出現(xiàn)一些故障或者是突發(fā)事件，它不僅僅是影響地鐵機(jī)車的正常行駛，最重要的是對(duì)地鐵乘客的生命安全構(gòu)成極大的威脅，如果真是因?yàn)楣╇娤到y(tǒng)的突發(fā)故障導(dǎo)致地鐵的運(yùn)行出現(xiàn)事故，其后果是不堪設(shè)想的。近年來我國很多新興城市都逐步的開始發(fā)展地鐵軌道交通，所以，隨著地鐵在越來越多的城市普及以及地鐵線路的不斷增加，其給地鐵的供電系統(tǒng)的完備性和安全性帶來了極大的挑戰(zhàn)，一方面，地鐵供電系統(tǒng)必須保證地鐵能可靠安全的運(yùn)行，另一方面，供電系統(tǒng)是否能合理使用，即能否保證地鐵運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性也是一個(gè)重要的問題，本文所探討地是地鐵供電系統(tǒng)的零序保護(hù)問題。  （一）我國地鐵供電系統(tǒng)的介紹  近些年來，我國地鐵供電系統(tǒng)一般采用自建獨(dú)立的主變電所方式向降壓變電所和沿線牽引供電。采用的變電方式分為兩種，一種是110kv/35 kv，另一種是66 kv/35 kv，通常采用的變壓器接法為星形/三角形接法，并且中性點(diǎn)絕緣，也就是說，一旦地鐵供電系統(tǒng)發(fā)生故障或緊急情況，例如出現(xiàn)兩相短路或單相短路接地故障時(shí)，其會(huì)引起地鐵系統(tǒng)的不平衡，從而會(huì)導(dǎo)致地鐵供電系統(tǒng)出現(xiàn)問題而無法正常運(yùn)作。所以如果遇到兩相短路或單相短路接地故障時(shí)，我們必須要采取相應(yīng)的措施予以解決，通常我們都會(huì)采取對(duì)繼電保護(hù)裝置加以保護(hù)，目前，我們?cè)谟龅竭@樣的問題時(shí)會(huì)將不接地的系統(tǒng)制造一個(gè)假的中性點(diǎn)，并通過某種方式接地，達(dá)到系統(tǒng)單相或兩相短路接地保護(hù)的目的。目前我國電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式有以下幾類：  （1）6～10 kv三相三線制電網(wǎng)。該類通常采用中性點(diǎn)不接地方式，采用這種方式的電網(wǎng)，一旦出現(xiàn)單相接地短路時(shí)，會(huì)采用零序電壓檢測和保護(hù)。但是，目前有很多學(xué)者都認(rèn)為，在6～10 kv三相三線制電網(wǎng)中，當(dāng)單相接地故障電流較小時(shí)，會(huì)造成間歇性過電壓或者諧振的現(xiàn)象，為了防止這種現(xiàn)象對(duì)相關(guān)設(shè)備的損害，一般考慮采用高電阻接地系統(tǒng)。  （2）35～66 kv三相三線制電網(wǎng)。該三相三線制電網(wǎng)采用消弧線圈接地方式，這種方式的好處是，一旦電網(wǎng)出現(xiàn)故障，該連接方式需進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)和調(diào)整，因此，目前我國采用該接地方式的很少。  （3）110～154 kv三相三線制電網(wǎng)。此種電網(wǎng)有很多優(yōu)點(diǎn)，由于其中性點(diǎn)直接接地方式接地電流較大，非接地故障相的電壓提高較小，同時(shí)，電位升高也很小，因此，繼電保護(hù)設(shè)備會(huì)很容易地檢測出相關(guān)故障，所以，目前我國采用中性點(diǎn)直接接地方式比較多。  （4）220 kv及以上三相三線制電網(wǎng)。該三相三線制電網(wǎng)必須采用中性點(diǎn)直接接地方式，并分相自動(dòng)重合閘配合使用。  （二）中性點(diǎn)接地方式  從目前我國地鐵供電系統(tǒng)的情況來看，中性點(diǎn)直接接地方式的使用是十分普遍的，因此，以下將簡要地介紹一些中性點(diǎn)直接接地的方式及其相關(guān)應(yīng)用，同時(shí)對(duì)中性點(diǎn)直接接地零序保護(hù)原理進(jìn)行詳細(xì)地分析。  （1）中性點(diǎn)直接接地  中性點(diǎn)直接接地，即將中性點(diǎn)與大地相連，其電壓值為零，如果在不出現(xiàn)任何故障的情況下，相電壓是不接地的，其電壓相對(duì)地電壓值不變，一旦一相接地的情況出現(xiàn)，通過中性點(diǎn)形成單相短路，會(huì)產(chǎn)生接地電流巨大的狀況，在這種情況下，單相保護(hù)會(huì)立即啟動(dòng)起來，同時(shí)，斷路器也會(huì)相應(yīng)跳閘，以此來排除故障。  （2）中性點(diǎn)直接接地零序保護(hù)原理  中性點(diǎn)直接接地時(shí)，在正常工作情況下不會(huì)產(chǎn)生零序電流，但是，如果發(fā)生接地短路的情況，將會(huì)產(chǎn)生很大的零序電流，以下是對(duì)零序電壓、零序電流以及零序功率的分析：  ⅰ零序電壓：發(fā)生故障的地方電壓很高，離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)的地方，電壓就會(huì)越低，變壓器中性點(diǎn)接地處電壓為0。  ⅱ零序電流：零序電流的分布和變壓器中性點(diǎn)接地的數(shù)量和相應(yīng)的位置有關(guān)，電流的大小與線路的零序阻抗及中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗有關(guān)。  ⅲ零序功率：短路點(diǎn)功率最大，越靠近變壓器中性點(diǎn)接地處功率越小。  通常狀況下實(shí)現(xiàn)接地短路的零序電流和方向保護(hù)會(huì)利用零序電流濾過器和零序電壓濾過器。當(dāng)?shù)罔F供電系統(tǒng)中出現(xiàn)單相或者兩相接地而導(dǎo)致短路時(shí)，會(huì)產(chǎn)生零序電流。對(duì)零序電流的獲取可以考慮使用零序電流濾過器，零序電流濾過器接到三相星形線的中線上，通過中線傳導(dǎo)電流。  （三）實(shí)例分析  以北京地鐵變電所35 kv側(cè)電網(wǎng)為例，該供電系統(tǒng)采用的是中性點(diǎn)直接接地方式，連接方式為在變壓器的付邊(輸出端)接成星形，其中中性點(diǎn)接地、主變壓器35 kv側(cè)，利用兩個(gè)35 kvgis開關(guān)柜分別接到一個(gè)zn型干式接地變壓器上。這種連接方式價(jià)格合適、工藝簡單，然而一旦發(fā)生單相接地故障，非故障相電位變化較小，且系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生較大的接地電流，而該裝置配有的繼電保護(hù)措施和檢測裝置的靈敏度不高，對(duì)供電系統(tǒng)不能準(zhǔn)確有效地保護(hù)。所以需要采取串接零序保護(hù)裝置來解決原有電力系統(tǒng)中存在的一系列問題。  參考文獻(xiàn)：  [1]賀家李，宋從矩．電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理［ｍ］．北京：中國電力出版社，２００４．  [2]曹毅峰．牽引變電所集成保護(hù)方案研究［ｄ］．西南交通大學(xué)，２０１０．  [3]李燕.110 kv系統(tǒng)中性點(diǎn)零序保護(hù)配置的探討[j].甘肅科技,2010，(8).  [4]張默.談地鐵供電系統(tǒng)中的變壓器保護(hù)及故障解決[j].企業(yè)科技與發(fā)展,2010，(16).  [5] 杜凌云. 城市配網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的選擇[j]. 湖北電力. 2008(03)  [6] 敖昌平,李勇. 110kv變壓器中性點(diǎn)保護(hù)與零序保護(hù)優(yōu)化配置[j]. 南昌航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2005(03)