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，并結合當前我國供電系統(tǒng)中應用較多的中心點接地方式，進一步探討了其零序保護方面的問題，最后，以實例說明了零序保護對我國地鐵供電系統(tǒng)起著十分重要的作用。 

關鍵詞：地鐵；零序保護；供電系統(tǒng)；中性點接地；  中圖分類號：u231+.3文獻標識碼： a 文章編號：  對于大家所熟知的地鐵，其整個的動力來源就是我們常說的地鐵供電系統(tǒng)，它是地鐵運行的動力源泉，其最核心的部分是為地鐵機車的行駛提供牽引供電，同時，供電系統(tǒng)還要為地鐵的相關附屬設備提供電能，例如地鐵的通信信號、應急報警、地鐵站自動扶梯的運行、空調和相關照明設備的使用等等。在地鐵正常行駛的過程中，如果供電系統(tǒng)出現一些故障或者是突發(fā)事件，它不僅僅是影響地鐵機車的正常行駛，最重要的是對地鐵乘客的生命安全構成極大的威脅，如果真是因為供電系統(tǒng)的突發(fā)故障導致地鐵的運行出現事故，其后果是不堪設想的。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，即能否保證地鐵運行的經濟性也是一個重要的問題，本文所探討地是地鐵供電系統(tǒng)的零序保護問題。  （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，例如出現兩相短路或單相短路接地故障時，其會引起地鐵系統(tǒng)的不平衡，從而會導致地鐵供電系統(tǒng)出現問題而無法正常運作。所以如果遇到兩相短路或單相短路接地故障時，我們必須要采取相應的措施予以解決，通常我們都會采取對繼電保護裝置加以保護，目前，我們在遇到這樣的問題時會將不接地的系統(tǒng)制造一個假的中性點，并通過某種方式接地，達到系統(tǒng)單相或兩相短路接地保護的目的。目前我國電力系統(tǒng)中性點接地方式有以下幾類：  （1）6～10 kv三相三線制電網。該類通常采用中性點不接地方式，采用這種方式的電網，一旦出現單相接地短路時，會采用零序電壓檢測和保護。但是，目前有很多學者都認為，在6～10 kv三相三線制電網中，當單相接地故障電流較小時，會造成間歇性過電壓或者諧振的現象，為了防止這種現象對相關設備的損害，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。該三相三線制電網采用消弧線圈接地方式，這種方式的好處是，一旦電網出現故障，該連接方式需進行相應的調節(jié)和調整，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。此種電網有很多優(yōu)點，由于其中性點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，電位升高也很小，因此，繼電保護設備會很容易地檢測出相關故障，所以，目前我國采用中性點直接接地方式比較多。  （4）220 kv及以上三相三線制電網。該三相三線制電網必須采用中性點直接接地方式，并分相自動重合閘配合使用。  （二）中性點接地方式  從目前我國地鐵供電系統(tǒng)的情況來看，中性點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直接接地的方式及其相關應用，同時對中性點直接接地零序保護原理進行詳細地分析。  （1）中性點直接接地  中性點直接接地，即將中性點與大地相連，其電壓值為零，如果在不出現任何故障的情況下，相電壓是不接地的，其電壓相對地電壓值不變，一旦一相接地的情況出現，通過中性點形成單相短路，會產生接地電流巨大的狀況，在這種情況下，單相保護會立即啟動起來，同時，斷路器也會相應跳閘，以此來排除故障。  （2）中性點直接接地零序保護原理  中性點直接接地時，在正常工作情況下不會產生零序電流，但是，如果發(fā)生接地短路的情況，將會產生很大的零序電流，以下是對零序電壓、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，離故障點越遠的地方，電壓就會越低，變壓器中性點接地處電壓為0。  ⅱ零序電流：零序電流的分布和變壓器中性點接地的數量和相應的位置有關，電流的大小與線路的零序阻抗及中性點接地變壓器的零序阻抗有關。  ⅲ零序功率：短路點功率最大，越靠近變壓器中性點接地處功率越小。  通常狀況下實現接地短路的零序電流和方向保護會利用零序電流濾過器和零序電壓濾過器。當地鐵供電系統(tǒng)中出現單相或者兩相接地而導致短路時，會產生零序電流。對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，通過中線傳導電流。  （三）實例分析  以北京地鐵變電所35 kv側電網為例，該供電系統(tǒng)采用的是中性點直接接地方式，連接方式為在變壓器的付邊(輸出端)接成星形，其中中性點接地、主變壓器35 kv側，利用兩個35 kvgis開關柜分別接到一個zn型干式接地變壓器上。這種連接方式價格合適、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)會產生較大的接地電流，而該裝置配有的繼電保護措施和檢測裝置的靈敏度不高，對供電系統(tǒng)不能準確有效地保護。所以需要采取串接零序保護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：  [1]賀家李，宋從矩．電力系統(tǒng)繼電保護原理［ｍ］．北京：中國電力出版社，２００４．  [2]曹毅峰．牽引變電所集成保護方案研究［ｄ］．西南交通大學，２０１０．  [3]李燕.110 kv系統(tǒng)中性點零序保護配置的探討[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. 城市配網中性點接地方式的選擇[j]. 湖北電力. 2008(03)  [6] 敖昌平,李勇. 110kv變壓器中性點保護與零序保護優(yōu)化配置[j]. 南昌航空工業(yè)學院學報(自然科學版). 2005(03)