电气化铁路牵引站备自投方案的再思考_赖国辉

新疆电力技术

2010年第4期 总第107期

电气化铁路牵引站备自投方案的再思考

赖国辉 樊国伟

新疆大学电气工程学院 （乌鲁木齐830008） 新疆电力调度通信中心（乌鲁木齐 830002）

摘要：电气化铁路的牵引负荷为一级负荷，为了提高其供电的可靠性，在牵引变电所中安装了备用电源自动投入装置,该备自投装置的动作原理与电力系统常规的备自投装置不同，本文就此展开了讨论、分析并与常规的备用电源自动装置进行了比较,指出了其中的不同，为深入分析电气化铁路牵引站备自投提供了借鉴。

关键词：电气化铁路；备用电源自动投入装置；牵引变电所

0 引言

随着我国电气化铁路建设的推进，电气化铁路发展越来越快。为保证电气化铁路的可靠运行，不间断供电，在电气化铁路牵引站中加装了备用电源自动投入装置（以下简称BZT 装置），电气化铁路牵引站内备自投装置与常规备自投装置存在一些差异。本文针对此进行了分析讨论，进行了相关的阐述，为电气化铁路的可靠运行奠定理论基础。 1 备用电源自动投入装置

备用电源自动投入装置（简称备自投，BZT ）是指当工作电源因故障断开以后，能自动而迅速地将备用电源投入到工作或将用户切换到备用电源上去，从而使用户不致于长时间停电的一种自动装置。由于备用电源自动投入装置本身的实现原理简单，费用较低，是一种对用户进行不间断供电的经济而又有效技术措施，所以在对供电可靠性要求较高的发电厂和变电站及配电网络中得到了广泛的应用。

2 备用电源自动投入装置基本要求

根据电网运行的经验，备自投只有满足下列基本要求

才能更好地发挥作用。

（1）备自投装置必须在具有备用电源的工作母线或线路因任何原因失去电压时动作；

（2） 备自投装置应该保证停电的时间最短，使电动机的自起动更容易；

（3）备自投装置只应动作一次，以免在母线或引出线上发生永久性故障时，备用电源被多次投入到故障元件上去，造成更严重的事故；

（4） 备自投动作投于永久性故障的设备上，应加速跳闸；

（5）当电压互感器的熔断器熔断时，备自投不应动作；（6）当备用电源无电压时，备自投不应动作；

（7）备自投装置应在工作电源确已断开后，再将备用电源投入。其目的在于工作电源发生故障的情况下，不致在备用电源投入后，由备用电源经过母线来供给故障点电流以及其他一些电网所禁止的特殊运行方式。

3 备用电源自动投入装置的分类

常规的备用电源自动投入装置分为线路备用电源自动投入装置和母线备用电源自动投入装置。3.1 线路备自投

如图1所示，正常运行方式下，变电站由线路7QF 断路器供电，即（断路器7QF 合，8QF 断开热备用），隔离开关均为合位。当运行线路故障后，备自投动作，断路器7QF 断开，8QF 合上，由于备自投装置动作断开运行线路开关，合上备用线路开关，故称为线路备自投。3.2 母联备自投

如图2所示：正常运行方式下，变电站由断路器7QF 、8QF 供电，即断路器在合位，3QF 、6QF 处于断开热备用，隔

主站管理节点和各子站节点通过电力数据专用网可以互相进行数据信息交换，子站整理出关键故障数据上传到调度，缓解了主站的数据压力。在子站的软件设计师采用了组件的形式，解决了变电站故障分析系统以后的技术升级带来的巨大工作量问题。

参考文献：

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离开关均为合位。当运行线路故障后，备自投动作，断路器7QF （或者8QF ）断开，8QF （或者7QF ）合上，由于备自投装置动作线路断路器，合上母联断路器故称为母线备自投。3.3 线路备自投与母联备自投的优缺点

虽然线路备自投与母联备自投均只动作一个开关，但若考虑备自投拒动情况，与线路备自投相比，母线备自投只会使得一条母线所带负荷停电，而线路备自投会导致全站停电，因此在实际系统中综合考虑供电可靠性，母联备自投应用较多。

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合位：1QS ，1QF ，2Qf ，3QF ，3QS 分位：4QF ，5QF ，6QF ，5QS

当1#进线由于出现故障而失电时，装置就把7QF 、8QF 、2QF 、3QF 、1QF 、1QS 分断，然后紧接着自投装置检查2#进线是否有电压，如果有压，就自动投切合上4QS 、4QF 、5QF 、6QF ，再分断2QS 来保证电气化铁路的正常工作。4.1.2 1#进线带1#主变运行

合位：1QS ，1QF ，2QF ，3QF

分位：3QS ，5QS ，4QF ，5QF ，6QF

当l #进线由于出现故障而失去电压时，装置就把2QF 、3QF 、1QF 、1QS 、7QF 、8QF 分断，然后紧接着自动装置检查2#进线是否有电压，如果有压，就合上3QS 、5QS 、2QS 、1QF 、2QF 、3QF 再分断2QS ，来保证整个系统的顺利进行。4.1.3 1#进线带2#主变运行

合位：1QS 、5QS 、4QF 、5QF 、6QF 跳位：3QS 、1QF 、2QF 、3QF

当1#进线由于故障而失去电压时，装置就把5QF 、6QF 、4QF 、5QS 、1QS 、7QF 、8QF 分断，然后紧接着自动装置检查2#进线是否有压，如果有压，就合上2QS 、4QS 、4QF 、5QF 、6QF 再分断4QS ，来保证整个系统的顺利进行。4.2 主变故障情况下的自动投入操作

4.2.1 1#进线带1#主变运行，2#进线热备用

合位：1QS ，1QF ，2Qf ，3QF ，3QS 跳位：4QF ，5QF ，6QF ，5QS

当1#主变出现故障时，装置就把1QF 、2QF 、3QF 分断，然后检测7QF 、8QF 是否分闸，否则先分7QF 、8Q 紧接着自动装置检查2#主变是否正常且2#进线是否有压，如果2#主变正常且2#进线有压，就合上4QS 、4QF 、5QF 、6QF 再分断4QS 、2QS ，来保证整个系统的顺利进行。4.2.2 1#进线带1#主变运行

合位：1QS ，1QF ，2QF ，3QF

跳位：3QS ，5QS ，4QF ，5QF ，6QF

当1#主变发生故障时，装置就把1QF 、2QF 、3QF 分段，然后然后检测7QF 、8QF 是否分闸，否则先分7QF 、8Q 紧接着自动装置检查2#主变是否正常，如果正常就合上4QS 、5QS 、4QF 、5QF 、6QF 再分断2QS 、4QS ，来保证整个系统的顺利进行。

4.2.3 1#进线带2#主变运行

合位：1QS 、5QS 、4QF 、5QF 、6QF 跳位：3QS 、1QF 、2QF 、3QF

当2#主变发生故障时，装置就把4QF 、5QF 、6QF 、5QS 分段，然后检测7QF 、8QF 是否分闸，否则先分7QF 、8QF 紧接着自动装置检查1#主变是否正常，如果正常就合上2QS 、1QF 、2QF 、3QF 在分断2QS 、4QS 来保证整个系统的顺利进行。5 两种备自投方案动作行为比较

电力系统供电可靠性要求的日益严格，对备自投装置也提出了更高的要求，备自投装置也面临着许多新的问题，如有源同期并列非同期问题；备自投动作成功，运行设备存在过载问题；串供多个变电站，线路备自投无法保证所有变电站不失压问题；均需要进一步扩展综合备自投，随着现代通信网络通信技术的发展，可以利用通讯通道传输相关变电站的信息，从而可以综合考虑，借鉴区域稳控系统构建思路，可以考虑构建一个区域性的备自投系统，兼顾各种因素，这样可以大大提高供电质量的可靠性。

4 电气化铁路的备自投

电气化铁路中的电力牵引为一级负荷，牵引变电所有两路电源为其供电，一个是工作电源，一个是备用电源，备自投装置保证了列车运行的可靠性。由于电气化铁路是单相用电，若机车电流直接由钢轨回流，将会对周围的通讯线路产生严重的电磁干扰并腐蚀和损害附近的接地装置，因此牵引网采用回流线直接供电的方式。在电气化铁路牵引变电所中主要采用双T 接线（如图3所示）。双T 接线运行方式共有六种，备自投装置根据现场开关位置状态来识别当前运行方式，并通过逻辑判断进线失压或主变故障，在此基础上自动操作隔离开关或断路器。以其中双T 接线中最典型的三种方式进行说明。

4.1 进线失压情况下的自动投入操作

4.1.1 1#进线带1#主变运行，2#进线热备用

通过常规备自投与电气化铁路备自投对比可知：在常规的备自投装置动作时一般只需动作一个开关，而电气化铁路备自投则会动作多个开关。这是因为在电气化铁路

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导线覆冰量计算方法

张晟平 董新胜

新疆哈密电业局（哈密839000） 新疆电力科学研究院（乌鲁木齐830011）

摘要：导线积冰这几年在新疆地区越来越多，造成的线路跳闸呈逐年递增趋势，由于往年来新疆由于覆冰造成的线路跳闸较少，新疆电网抵御覆冰引起的自然灾害能力较差，技术人员对于导线覆冰的认识程度较低，导线上覆冰量是个技术人员关心的问题，通过对均匀覆冰和不均匀覆冰等状况下的导线受力分析，计算出不同状况下导线覆冰量。

关键词：导线；覆冰；弧垂；应力；代表档距0 前言

近几年由于多种因素，新疆输电线路覆冰状况越来越多，造成的故障跳闸也成上升趋势。线路覆冰大部分发生在冬季湿度较大的天山山麓、阿勒泰山或翻越天山的高寒区，如皇林线，福和线、铁冬线、皇古线、红芨一、二线，二马线部分地段及部分在天山北麓山边或洼地的线路，如二宫线、头满线部分地段等，另外在焉耆盆地的个别地区也会发生线路覆冰。

2008、2009年每年冬春季节阿勒泰、塔城地区均发生由覆冰引起的线路跳闸，2010年阿勒泰、塔城发生覆冰引起的线路跳闸外，送变电公司运维的皇林线、博州电业局所属皇古线也发生了跳闸。表明新疆地域的线路覆冰状况呈扩大态势。由于新疆地区输电线路覆冰是近几年出现的问题，技术人员对线路覆冰程度认识不足，导线上覆冰量达到多少是线路运维单位迫切想了解的问题。按照气象区划分新疆多数地区按照线路覆冰10mm 进行考虑并设计，但是新疆地域广阔，微气象环境多，各个地区覆冰情况各异，都按照覆冰10mm 进行线路设计，对于覆冰较轻的地区会造成人力物力的浪费，对于覆冰较重的地区可能会危及线路安全运行，通过已有线路弧垂或绝缘子倾角测量的方式，能够计算出导线覆冰量的大小，对线路覆冰的设计及防范起到积极作用。

中，需跳开牵引变电站内的运行主变，需合上备用变压器的三侧开关及相关刀闸。

牵引变电站中将电力系统三相电压降低，同时以单相方式馈出。降低电压是由牵引变压器来实现的，将三相变为单相是通过变电所的电气接线来达到的。牵引变压器(主变)是工频单相交流电力机车上用于改变电源电压的装置，利用牵引变压器调压可以调节机车运行速度。是牵引变电所的“心脏”。而由牵引变电所—馈电线—接触网—电力机车—钢轨—回流联接—(牵引变电所)接地网组成了牵引回路，其回路中流通的牵引电流很大，闭合或断开牵引供电回路时会产生强烈的电弧，处理不当会造成严重的后果。因此在发生故障，备自投装置动作时，需要安全可靠，以免对相关的设备造成危害。

此外，电气化铁路变电站的外接电源一般以一主一备运行方式，备用线路经常会采用“T”接线方式来供电，此种供电运行方式，同样在线路故障时，也会对备自投产生影响，电铁机车采用单相供电，机组运行也将产生谐波和三相不平衡，备自投装置动作原理需要综合考虑上述各种因素，故采用上述备自投方案。

6 结束语

电气化铁路的备自投在保证电气化铁路的安全与可靠性等方面起着非常重要的作用。备自投装置不但降低了停电时间，提高供电质量保证了电气化铁路正常运行，同时也为牵引变电站实现无人值守提供了技术保证。但是电气

化铁路的备自投有其自身特殊原因，和动作原理，在发生故障后，需认真分析，为保证每个开关都能可靠的动作。我们可以在每个开关处安装闭合或断开检测信号来实时监控开关的动作状态以便来保障电气化铁路的可靠运行。但对于电铁备自投为进一步提高供电可靠性，可否借鉴常规备自投的原理，进行优化备自投动作原理，开关数量，这需要进一步研究和深入分析，综合考虑。

参考文献

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