我国客运专线牵引网保护方案的设计（精编2篇）

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我国客运专线牵引网保护方案的设计1

摘要国内客运专线的牵引供电系统大多数采用AT供电方式，由于采用的电压等级提升、谐波含量降低、负荷电流增加等因素，传统牵引网保护的配置已经不能满足新型牵引网保护的要求。针对我国客运专线牵引供电系统的要求和特点，对牵引网的馈线、分区所的进线、AT所和自耦变压器进行了新型的保护方案配置设计。

关键词牵引网；AT；保护方案配置

1.引言

客运专线大多采用AT供电方式，牵引变压器的一次侧采用220kV，二次侧2×（AT）电压，牵引变压器的接线方式为单相接线，接触网的额定电压25kV，短时（5min）最高允许电压29kV，最低工作电压20kV，非正常情况下为19kV；牵引变电所设有两台互为备用的（2×）的单相牵引变压器；侧的设备采用户内布置方式，母线采用电动隔离开关分段；馈线采用100%备用方式。

由于客运专线列车运行速度快、效率高、牵引负荷大、供电臂中负荷突变率高，因此为了保证高速客运专线牵引供电系统高效、可靠、安全地运行，牵引网需要配置新型保护装置。

2.馈线保护的配置

依据AT供电方式牵引供电系统的牵引网特性，AT所和分区所分别都并联于其中，为了实现继电保护的可靠性、灵敏性、选择性、速动性（简称四性）的要求，馈线保护配置如下：低电压启动过电流保护、I段阻抗保护和自动重合闸保护。

所采用的保护配置原理：

（1）低电压启动过电流保护。用于切除过电流故障，对于不对称的短路故障，由于需要取用故障电流，因此，过电流元件应装设于电源侧，电压元件可由牵引变压器的低压侧取得。如果同时满足电流大于整定值、时限大于动作时限时，继电器就会动作。

（2）I段阻抗保护。也叫距离保护。距离保护是反应故障点至保护安装点之间距离（阻抗），并根据距离远近来确定动作时间的一种保护装置。通过阻抗继电器来完成施加于继电器上的电压Uk和电流Ik的比值测量，根据比值大小来判断故障点的远近，并根据故障点的远近来确定动作时间。通常把这一比值叫着阻抗继电器的测量阻抗，可以表示为Zk=Uk/Ik，其中：Zk为测量阻抗，Uk为测量电压，Ik为测量电流。当短路点至保护安装处近时，测量阻抗小，动作时间短；当短路点距保护安装处远时，测量阻抗大，保护时间长，从而保证了有选择性的切除故障。

I段阻抗保护为瞬时动作，为了保证选择性，保护区不能超出供电线路的长度，也就是只有测量阻抗小于该段线路阻抗时才动作。动作的可靠系数为～。

为实现接触网任何位置发生短路故障时，变电所的出口断路器都能瞬时动作，即实现I段阻抗保护，则需将整定阻抗设为供电线路全长的倍整定。

（3）自动重合闸保护。当断路器跳开后，按需要自动投入的一种自动装置，当控制开关位置与断路器位置不对应时，启动。可以大大提高供电的可靠性，纠正断路器的误跳闸。

所和分区所的进线保护配置

AT所和分区所两者采用的进线保护配置完全相同。根据AT牵引供电系统中AT所的位置及断路器的设置，为了满足进线保护的四性要求并与馈线保护相配合，AT所进线保护配置如下：失压保护和检有压重合闸保护。

保护配置原理：

（1）失压保护。当接触网停电或由于某种原因使接触网的电压降低过多时，即欠压，一般为时，小母线处的断路器会跳开，把AT所和分区所自动从接触网上切除，从而缩小了停电范围。

（2）检有压重合闸。当断路器跳闸后，根据断路器的整定时限检测电压，当检测到的电压达到整定值时，一般为，则断路器重合闸。如果电压没有达到这一整定值，则断路器不进行重合闸。

变压器的保护配置

AT所和分区所的AT变压器采用的保护配置完全相同。根据变压器常出现的故障及AT牵引供电系统中AT所的作用和断路器的设置，并与馈线保护及进线保护相配合，AT所和分区所的变压器保护配置设置如下：差动保护、过电流保护、碰壳保护、瓦斯保护、通风和过热保护。

保护配置原理：

（1）差动保护。能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障，差动保护是输入的两端TA电流矢量差，当两端TA电流矢量差达到设定的动作值时启动动作元件。差动保护是保护两端电流互感器之间的故障（即保护范围在输入的两端TA之间的设备上）正常情况流进的电流和流出的电流在保护内大小相等，方向相反，相位相同，两者刚好抵消，差动电流等于零；故障时两端电流向故障点流，在保护内电流叠加，差动电流大于零。驱动保护出口继电器动作，跳开两侧的断路器，使故障设备断开电源。

在变压器励磁涌流中含有大量的2次谐波分量（一般约占基波分量的40%以上），利用差电流中2次谐波所占的比率K2作为制动系数，来鉴别变压器空载合闸时的励磁涌流，只有同时满足K2值小于D（D为2次谐波制动系数）和比率差动其他判据时才允许保护动作。

（2）过电流保护。由电流继电器，时间继电器和信号继电器组成。电流继电器接在电流互感器的二次绕组上，组成测量元件用来判断通过的电流是否超过整定值，时间继电器通过设定延时时限来防止变压器空载合闸时保护的误动作。

正常运行时，过流保护回路的电流继电器和时间继电器的辅助接点都是断开的，当被保护区故障或短路引起电流过大时，电流继电器线圈启动，闭合其辅助接点接通时间继电器的线圈，经过预定的延时，时间继电器的常开接点闭合，接通断路器的分闸线圈回路，断路器的操动机构动作，断路器自动分闸，切除故障线路，同时启动信号继电器，发出断路器跳闸的预告告警信号，提醒工作人员进行维修。

（3）碰壳保护。也叫接地保护。将正常情况下不带电，而在绝缘材料损坏后或其他情况下可能带电的电器金属部分用导线与接地体可靠连接起来的一种保护接线方式。

把所有的一次电缆都穿过窗口TA，正常时TA相当于一个零序，流过不平衡电流，当变压器绕组发生接地或碰壳时，流过的电流是接地电流或碰壳电流，不再是不平衡电流，保护装置会动作，否则不动作。

（4）瓦斯保护。瓦斯保护是变压器的主要保护，它可以反映油箱内的一切故障。包括：油箱内的多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间的短路、铁芯故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等。瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠而且结构简单。但是它不能反映油箱外部电路（如引出线上）的故障，所以不能作为保护变压器内部故障的唯一保护装置。另外，瓦斯保护也易在一些外界因素（如地震）的干扰下误动作，对此必须采取相应的措施。

重瓦斯：设有相应开关输入量输入端子，以便通过该装置发送本地及中央信号，保护根据该开关量信号进行判定，动作时，发出跳闸或告警信号。轻瓦斯：设有相应开关输入量输入端子，以便通过该装置发送本地及中央信号，保护根据该开关量信号进行判定，动作时，发出告警信号。

（5）通风和过热保护。设有相应开关输入量输入端子，以便通过该装置发送本地及中央信号，保护根据该开关量信号进行判定，动作时，发出告警信号或启动通风装置。

5.结束语

针对客运专线采用AT牵引供电方式其负荷电流值大、功率因数高及谐波含量相对少的特点，本文提出的保护配置方案理论上是可以保证牵引网各个保护之间的相互配合，同时满足保护的四性要求。为完善AT牵引网的保护配置方案，还需要进行大量仿真和实验验证，并能与其它形式牵引变压器的保护互相配合，以便该保护方案能够应用于工程实践当中。

参考文献

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[2]谭秀炳，等。交流电气化铁道牵引供电系统[M].西南交通大学出版社，2007.

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[5]王小峰。全并联AT牵引供电方式继电保护配置的研究[J].电气化铁道，2007.

客运专线铁路接触网技术标准及施工质量控制2

关键词：客运专线；铁路；电气化；接触网技术；施工质量

Abstract: railway erection along the catenary as special power supply unit supplies power for the electric traction locomotives, its purpose is to change the piezoelectric output power through catenary contact wire for wire of electric locomotive operation. Catenary of the particularity of performance in three aspects: the outdoor equipment, no spare, electromechanical integration, these are the basic characteristics of catenary. In this paper, the technical standard of passenger dedicated railway catenary and simple discussion on the construction quality control and analysis.

Key words: passenger dedicated line; Railway; Electrification; Catenary technology; The construction quality

中图分类号：文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

一、客运专线铁路接触网的组成及要求

客运专线铁路接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路，也称为架空式接触网。

1、从结构形式看可分为以下几个部分。

（1） 接触悬挂：主要包括承力索，吊弦，接触线及连接它们的零件等。与电力机车受电弓直接接触的是接触线。其中以接触悬挂的种类最多。

（2） 支持装置：支持装置由腕臂，拉杆，定位装置等连接件组成，用来悬吊和支持接触悬挂，并将其负荷传递给支柱或者其它建筑物。根据接触网所在区间，车站和大型建筑物而有所不同。

（3） 支柱与基础：支柱与基础用以承受接触悬挂和支持装置的全部负荷，并把接触悬挂固定在规定的位置和高度上。支柱有金属支柱和钢筋混凝土支柱

2、牵引供电对接触网的要求

为了满足铁路接触网全天候不间断的向机车进行供电，保证弓网之间的良好匹配，提高接触网的性价比，接触网需要满足：①设备运行安全可靠，在恶劣气候条件下能保证向电力机车正常供电；②有足够的电气强度，保证在牵引高峰时正常地向电力机车提供电能；③有足够的机械强度，保证接触悬挂具有可靠的稳定性；④网上设备的空间位置不影响受电弓取流；⑤网上设备的质量应轻且分布均匀，保证接触网的弹性尽量一致；⑥有足够的防腐蚀性能各耐磨性能，使用寿命应尽可能长；七在保证接触悬挂稳定性的前提下，结构应尽量简化，有利于施工，维护及事故抢修；⑧在最高运行速度下，弓网离线率应在容许的范围内。

因此，这就需要要求铁路接触网不论在什么条件下，必须要保证良好的供电，使得机车能在线路上高速、安全的行驶运行。还要做到在符合上述要求的情况下，尽量做到节省投资、结构合理、维修简便等，同时还要便于新技术的应用。

3、《客运专线铁路电力牵引供电施工技术指南》对接触网施工的要求

为了更好的指导客运专线铁路接触网工程的施工和验收，铁道部组织编制了《客运专线铁路电力牵引供电工程施工质量验收暂行标准》。为了指导施工单位达到标准的要求，同时编制了与验收标准配套的《客运专线铁路电力牵引供电施工技术指南》，由铁道部经济规划研究院。其中《客运专线铁路电力牵引供电施工技术指南》对施工主体提出了如下要求：

（1）施工单位应采用机械化施工，积极推广施工新技术、新工艺、新设备、新材料。在施工过程中还需制定一系列相应的保护措施，以保证路基的完整性和稳定性。

（2）施工单位应应建立完善的质量保证体系，根据指南制定相应的施工组织设计，施工技术管理制度，施工操作细则，施工技术安全措施等。

客运专线铁路电气化接触网技术标准及施工方法

（3）施工中，施工单位应按本指南和有关工程质量管理办法，严格施工质量自查，采用先进的施工工艺和检测手段，进行严格的过程控制，客运专线铁路电力牵引供电工程每道工序的完成，都应采取相应的检测手段检测施工质量，并作好记录；完工后应对施工质量进行全面的综合检测，并应将检测结果纳入竣工文件。

（4）客运专线铁路电力牵引供电工程施工应根据铁路修建的总体施工组织计划，结合施工单位具体情况，做好以下工作：①必须遵守国家、铁道部规定的安全规程，制定切实可行的安全措施，确保施工安全。②必须遵守国家、铁道部规定的质量验收标准，建立完善的质量保证体系，制定切实可行的质量保证措施，确保工程质量。③应用信息化网络技术，推广应用新技术、新工艺、新材料、新设备，提高施工管理水平和施工技术水平。④在保证工程施工质量的前提下，节约能源，降低材料消耗，提高工程施工的综合经济效益。⑤积极改善工程施工条件，降低作业人员的劳动强度，遵守国家有关劳动保护法规，确保作业人员身体健康。⑥所用于主体、附属工程的材料进场前应进行相关的试验与检验，各种工程材料必须符合国家、铁道部现行规范和验标的要求后才能进场。⑦接触网工程施工从进场建点到竣工验收，都应把保护环境、文明施工贯穿到施工中的没有个环节。

二、客运专线接触网施工的特点

由于客运专线接触网的施工管理与一般工程的施工管理之间存在着一定的差异，要求也不尽相同，主要特点如下。

1、接触网是在一定地域和范围内进行施工的项目，所以每一条线路及每一区段的施工都需要按具体的施工对象、施工环境和条件来确定施工方法，因此，铁路接触网施工针对性较强，对工程施工质量要求也比较高。

2、由于接触网施工完全是沿铁路线路进行施工，这就使得接触网施工的施工点增多、战线过长、施工人员分散的问题较突出，对施工的组织和质量控制影响较大。

3、接触网施工由于整体结构复杂，技术含量较高。因此对接触网施工的质量管理工作必须深入细致，防止出现“一步错，步步错”。

4、受气候和地质条件的限制因素较多，这些客观因素不但制约了施工作业的顺利展开，而且往往会打乱全局的施工程序，影响整个。

5、系统工程中各专业工程在施工中相互干扰的机会和机率相当高，如通信与电力及信号等工程的电缆沟同一路肩侧的布置等，在施工组织与协调过程中一但出现疏漏，也将影响工程的质量。

三、客运专线接触网施工中存在的问题

随着电气化铁路的不断的发展，我们在学习和引进国外新技术、新材料、新结构的同时，广大工程技术人员也自主研发了许多接触网新金具和新设备， 随着新技术、新材料、新工艺的不断更新，传统的施工方法和手段已不能满足要求，主要表现为施工队伍的技术素质和施工技术两大方面滞后。

1、接触网施工队伍

（1）施工人员的整体技术素质不高。在从事接触网工程施工的队伍中，只有极少数的技术人员和管理人员具有较高的专业技术素养，大部分施工人员则是由没有受到专业的施工技术培训、教育的普通工人或者是民工，其专业技能和技术水平相对较差，这就容易造成对施工流程、施工工艺等不能很好的了解，致使施工过程中出现各种问题，进而对接触网工程施工质量造成严重的影响。

（2）技术装备落后

我国国内的各施工单位的技术装备较发达国家，显得稍微落后一些。主要表现在施工设备功能不强、性能不高、新度系数偏低；设备综合性能较低，体积大，较为笨重；检测手段和检测设备的精度系数不高。

2、接触网施工标准和工艺存在问题

（1）施工技术及工艺滞后

从全国范围来看，目前我国除少数施工单位外，大多数施工单位的施工 工艺和施工技术还停留在上世纪九十年代初的水平，很难适应目前客运专线铁路接触网的施工要求。

（2）施工的技术标准不协调

接触网的施工与路基、轨道的施工技术标准不协调，接触网一般是以轨面标高作为施工基准点的，而轨道施工的允许偏差较大，导至接触网工程施工质量难以满足技术要求。

（3）技术规范和操作规范不够完善

我国目前还没有一部客运专线铁路电气化的施工标准，每一条线路的施工技术要求除参照国外相应线路制定外，没有更多的通用性和标准化。

我国目前也没有一套客运专线铁路接触网的施工操作规范，除个别施工单位具有较为系统的施工工艺手册外，大部分施工单位或施工队伍在施工时的随意性较大。

四、接触网施工质量控制措施

客运专线铁路电气化铁路与我国现有的160 km/h以下电气化铁路相比，不仅车速大大提高，而且其接触网受流系统、悬挂方式、布置原则也有所不同。接触悬挂是向电力机车供电的重要设备，也是保证250 km/h以上目标值的关键。为了保证运行时受流的质量，必须具有良好的受流稳定性、理想的弹性及弹性均匀性。因此接触线对轨面的高度、跨中预留弛度及导线坡度以及弓网动态参数等对接触悬挂的受流质量好坏至关重要，而这些必须通过精确的施工安装来保证。施工安装精度需满足设计要求的评价接触网质量的重要指标。即安装精度越高，受流质量越好，接触线和受电弓的使用寿命越长，且速度越高对施工的误差要求越高。因此，对接触网的施工误差控制是保证接触网施工质量的唯一途径。尽管目前国内接触网采用了国外发达国家的程序化、数据化施工和中铁电气化局集团有限公司开发的“四个一次到位”部级工法。

但由于接触网施工工序和所用材料繁多、安装或加工工艺、机具及环境不尽相同，每个施工工序过程仍均伴有误差，如导高、侧面限界的误差、腕臂和吊弦的测量、计算、预配加工及安装的误差等。因此，产生的原因主要来自施工人员、采用的机具、所用的材料、施工方法和施工环境五个方面。要保证施工质量就必须对以下五个方面加以严格的控制。

1、人：指直接参与施工的人员，作为主要控制对象，要充分调动其积极性、发挥其主导作用。有经验表明，要保证施工质量，还必须根据客运专线铁路接触网施工特点，进行系统化的培训；

2、材：材料在生产过程中难免的会出现公差，因此在使用时需要考虑其影响；

3、机：机械控制主要包括施工机械设备、工具和检测器具等控制。因此在施工过程中要根据不同的施工工艺要求、选用合适的、先进的机械设备、机具等，并正确使用、管理以及保养，确定其处于最佳使用状态。例如用经纬仪取代传统的线坠、接触线多功能激光测量仪取代测量杆等等，不仅能使施工测量的精度大幅度提高，同时也可以将施工误差控制在设计和标准范围以内；

4、施工工艺：需要根据工程实际，制定相应的施工方法，既有利于保证工程施工质量，也能加快施工进度，进而提高经济效益；

5、施工环境：指的是工程技术环境、环境因素对工程施工质量的影响。如吊弦、定位便宜均应根据施工当时的环境温度来进行施工控制。环境温度测不准，将直接影响施工质量。由此，在施工时应根据工程特点以及具体条件，对影响质量的环境因素，采取有针对性的措施并加以控制。

客运专线铁路电气化工程属于结构庞大、工艺技术复杂、需要多工种连续性施工生产的建筑安装工程。为了使工程施工达到连续性和均衡性，实现高效、低耗、优质的目的，就必须根据工程的特点，按照科学、合理的施工程序，择优选取先进的施工生产组织形式和施工作业方法，均衡施工进度，确保计划目标的实现。

参考文献

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