摘 要 地铁正常运作的关键就是地铁变电系统，其在地铁整体运营中发挥着极其重要的作用，任何一个地铁站都不断追求其能正常运作。当前，我国出现了各种形式的地铁变电系统措施，产品保护类型也越加丰富。这样就需要对保护装置工作原理和选择原则认真分析，积极考虑功能、性价比和便于维修等需求，科学选择地铁变电系统的保护装置，便于对地铁正常工作积极保护。本文主要分析了地铁变电系统的重要性，地铁变电系统结构，保护装置工作原理，选择地铁变电系统保护装置的原则，地铁变电系统保住装置的应用。
【关键词】地铁 变电系统 保护装置
1 地铁变电系统的重要性
地铁也称地下通道。它是一种独立的有轨交通系统，地面道路与天气情况不会对其造成影响，可以根据设计能力正常运作，进一步迅速、安全的运送乘客。地铁工作效率高，没有污染，可以达到大运量需求，突出了很好的社会经济效益。世界第一条地铁1863年出现在伦敦。至今伦敦还是世界上地铁最发达的城市，城市中纵横交织的地铁已经成为最快捷的运输工具，不但对地面交通压力有效缓解，也是城市生活的有一重要特点。
地铁属于有轨交通，其组织运输、功能体现、安全稳定都应当严格遵守有轨交通的规定。实现统一指挥和集中调度运输组织的目的，根据运行线路行车；保持良好的功能，例如供电、通信、线路等，确定正常运行；安全稳定方面，具体依赖于组织行车与大量设备正常运作确保一定的行车间隔以及线路。可见，地铁属于一个各种专业协调配合、紧密联系安全行车的系统。要想实现这一目标，保证变电系统安全稳定具有必要性。
2 地铁变电系统结构
地铁供电系统主要依靠外部输入提供电力，在运行过程中的地铁，其自身没有发电能力。如此一来，地铁的变电系统就变得至关重要。
2.1 外部电源
外部电源的供电形式具体包括集中式、分散式和混合式，是主变电所供电提供外部城市电源电网。分散式供电能够节约主变电所的成本，混合式供电就是一条交通轨道线路，一些利用集中供电，一些则利用分散供电。当前我国主要是利用集中供电。
2.2 主变电所
主变电所具体是指利用集中供电方式，通常被110kv城域高压电源所接受，之后实行降压，对35kv或者10kv的中压电源积极处理，再向牵引变电所与降压变电所进行提供。这一主变电所的进线电源分为两路，还包括互相备用的两段母线。
2.3 牵引供电系统
牵引变电所是牵引供电系统的中心，具体是根据容量并列运作两组牵引整流机组。将中压环网的交流电源整流和变压为直流电源再利用牵引网向列车反馈使其应用。牵引变电所供电接触网的方式包含了单边与双边供电两种。
2.4 动力照明系统
动力照明系统主要作用是把35kv或者10kv的交流中压降压成为220v的交流电压，具体是把电能提供给地铁列车之外的全部用电设备。
2.5 电力监控系统
电力监控系统通过控制中心集中管理与调度供电系统，并且实时控制与采集数据。利用四遥监控地铁系统中的主要电气设备，以便运营调度与管理整个供电系统。具体特点是可以及时远程采集与控制供电系统各个组成部分的数据。
3 保护装置工作原理
电力系统在正常与故障运行时参数出现了显著的不同，继电保护的工作原理是采用电力系统中元件出现故障或者异常状况形成的电气量及其他物理量的改变，在检测和反映的前提下对电力系统故障的特点与范围积极判断，进一步促使继电保护装置积极动作，其中最为显著的特点是剧增的电流。但是不管哪一种物理量，只要检测其超过整定数值，继电保护装置需要有选择性的将故障切除或者提示设备的异常状况。
第一通过单元取样在被被保护的电力系统中形成的物理量采取电气隔离转变为保护装置中可检测部分接受的信号。第二测量部分对比单元取样提供的输入信息和事前设计的整定数值。对变电系统是否存在故障或者异常状况进行判断，并且把对应信号进行输出。
测量部分输出的信号被逻辑部分所接受，按照测量部分输出量的特点、组合方式产生的前后次序，进而判断保护装置能否需需要动作以及对变电系统那部分的组合装置动作负责保护；时间继电器、中间继电器等组成了以上部分，中间继电器在需要保护电流或者速断时开始动作；时间继电器在需要过电流保护时开始动作。
执行部分具体对处理故障结果积极负责，通常划分为两种：其一是声、光信号继电器，例如电铃、闪光信号灯等；其二是断路器操作的分闸线圈，促使断路器出现分闸。
4 选择地铁变电系统保护装置的原则
地铁变电系统十分复杂，控制与保护供电是其主要技术。在机车电路出现故障时保护装置必须迅速检测出故障，并且对故障积极排除，同时要防止机车运作过程中变化的电气参数进而引起的跳闸。因此我国在对保护装置进行选择时应当满足可靠性、选择性、灵敏性以及速动性的要求。
（1）可靠性是指保护装置必须是合理动作，也就是说保护装置在具体保护范围内出现故障需要动作时应当积极动作，而当正常运行地铁时，就必须不动作。在所有电力设备运行时继电保护装置是必须具备的，对于继电保护装置来说可靠性是最基本的要求。
（2）选择性是指当变电系统出现故障时，排除故障通常是逐级实行的，首先利用故障设备或者线路自身的保护功能对故障有效切除，当故障设备或者线路自身没有动作保护装置时，邻近设备线路保护或者断路器失灵保护才能动作。各个设备的保护装置应当符合逐级配合的基本原则，充分保证供电系统出现故障时有选择性的对故障积极切除，降低受故障影响部分到最小。
（3）灵敏性是指在被保护范围内供电系统出现故障时，保护装置应当具备一定的灵敏系数，当发生故障时迅速作出动作。利用继电保护的整定数值积极实现。通常一年校验一次整定数值。
（4）速动性是指保护装置应当迅速切断故障，以便确保系统的稳定性，降低故障损坏设备与线路的程度，缩减故障影响范围。
此外，还应当思考保护装置选择的性价比，是否便于保养维修等。
5 地铁变电系统保住装置的应用
在为变电系统选择保护装置时，需要联系以上原则，对照保护装置原理，综合铁路单位的真实情况选择与自己适合的保护装置。
（1）110kv主变电所的主变压器应当设置主变差动保护，变压器的差动保护具体是对变压器内部、套管和引出线上的相间短路进行保护，同时也可以对单一层间短路与接地短路积极保护；按照变压器内部故障还应当设计瓦斯保护，其具体包含瓦斯继电器、信号继电器等。在变压器油箱连接油枕的管道上安装瓦斯继电器，当变压器内部产生故障时，由于短路电流与电弧的影响，故障点周围的绝缘物与变压器油由于分解形成气体，同时因为上升气体和增加压力会促使油流出现改变，通过这一特点形成保护；变压器还需要设计过流保护当作后备保护。
（2）35kv牵引混合降压变电所进出线应当配备线路光纤差动保护、过流保护和零序过流保护，通过进口的西门子继电保护装置进一步完成保护。
当前，一些地铁部门采用的是由ABB厂家设计的系统。通过调查可知，ABB对项目要求十分严格，针对全部应用本企业的保护装置的线路，在项目前期，销售人员都会组织相关人员及时跟踪，把使用保护装置的真实信息、客户反馈建议带回企业，促使企业内部迅速沟通，对用户建议及时给予反馈。
ABB很早就成为多地区地铁供应商。ABB不同设备在磁悬浮线路中都在投入应用。这些设备通过多年的运行，表明了其拥有安全可靠的质量，同时也得到了客户的认可。其中ABB110kvGIS由于设计合理、所占面积小、在工厂已经做好设备运输单元试验、短暂的安装时间等优势，为地铁工期节省了现场施工时间，已经大量被客户所接受。维护设备时间长以及可靠运行，也帮助客户减少了维护设备工作以及降低了停运设备造成的损失，最大限度上节省了运行成本。110kv电力利用ABB研发的先进技术，采取准确的计算程序，保证设备低损耗、低噪声、高绝缘能力，同时拥有最好的抗短路功能，成为地铁部门首先考虑应用的设备。35kvGIS柜的双母线设计，能够可靠和灵活的运行设备。高压设备全部采取密封技术，产生了安全独立的功能隔室，达到安全性能最佳、应用时间最长、维护工作量最小的目标。设备通过整柜运输，现场组装，和快捷简单的插拔式电缆头有效连接，便于客户现场操作，有效保证了设备安全运作。
6 结束语
对大型城市交通压力有效缓解的主要方法便是地铁，对于居民来说，其主要特点是便捷、花费较少等。本文试图从地铁变电系统结构与选择保护装置两个方面分析怎样确保地铁顺利运作。而地铁变电系统也称为地铁动力系统，对于保证地铁安全运作发挥了关键作用。因此，我们必须科学研究地铁变电系统结构以及工作原理，采取各种技术都需要满足保护装置要求，使人们方便外出，负责居民的生命财产安全。
参考文献
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作者简介
蒋淮申（1989-），男，河南省周口市人。研究生学历。现为中铁电气化局集团城铁公司助理工程师。主要研究方向为城市轨道交通供电系统。
作者单位
中铁电气化局集团城铁公司 北京市 100036
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