城市轨道交通的配电系统故障与解决方案分析

李惠操

摘 要：随着社会不断进步，经济持续发展，城市流动人口日渐增多，居民出行更加频繁。随之，城市交通需求矛盾日渐激烈，加上工业化进程以及经济建设步伐不断加快，人们工作节奏不断加快，时间观念逐渐强化，需要“准时、安全、快捷”的交通方式。城市轨道交通在这方面发挥着不可替代的作用，有效缓解了交通压力，但在运行过程中，配电系统经常发生故障问题，急需要制定可行的解决方案予以解决，使其处于安全、稳定运行中，更好地发挥自身作用。

关键词：城市轨道交通；配电系统；故障；解决方案；分析

中图分类号： TM71 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）10-69-2

0 引言

在新时代下，由于城市内部建筑物密度较大，特别老城区，城市剩余空间逐渐减少，旧城改建难度较大，发展地下铁道与轻轨交通已成为社会大众关注的焦点。在城市軌道交通建设过程中，电网受到严重的影响，而地铁牵引供电网络又属于交直流混合网络，运行方式复杂化，地铁负荷受多方面因素影响，导致配电系统故障频繁发生，影响城市轨道交通的稳定运行。为此，需要多角度分析存在的故障问题，采取可行的措施加以解决，提高电网的电能质量，能够安全、可靠地供电。以此，减少运营成本，具有较好的运营效益。因此，本文作者以某城市轨道交通35kV配电系统为例，对其故障进行相关地分析。

1 单相接地故障谐振及解决方案

1.1 故障

在新时代下，我国城市轨道交通建设正处于快速发展阶段，在推动城市、社会经济持续发展的同时，促使轨道交通在接入电网之后，对公共电网造成非常深远的影响，已成为社会大众关注的焦点，各个国家纷纷对地铁接入电力系统相关问题进行了深入研究。在城市轨道交通配电系统运行中，经常出现单相接地故障谐振。通常情况下，会在变电站母线合适位置正确接入TV，实现一次性绕组接成星形，其中的中性点要直接接地，为准确检测变电站母线对地压力提供了有利保障。但在此过程中，经常发生单相接地故障，影响相关线路的正常运行。一旦单相接地故障消失之后，TV的励磁阻抗和系统对地电容相互作用，形成非线性谐振回路，导致谐振过电压。同时，在发生单相接地故障后，接地相对地电压会逐渐下降，直到为零，而非故障相对地电压却会逐渐上升，为线电压。一旦单相电压故障消除，其非故障相电压量会在中性点作用下进行释放，导致TV一次侧瞬间出现较大电流，TV铁心处于饱和状态，不具备较高的感抗能力，在和系统电容相匹配的时候，经常发生铁磁谐振现象。就铁磁谐振而言，就是在运行中，电力系统内部出现过电压问题，影响电力系统的稳定运行。此外，在该系统的振荡回路中，一些铁线圈起到饱和作用，比如，电压互感器、变压器，也会产生继续性铁磁谐振过电压，其幅值较高。

1.2 解决方案

就城市轨道交通35kV系统而言，可以从这些方面入手，解决该故障问题。一是TV一次侧接电阻。在全方位分析该故障问题之后，需要在TV一次侧接入50000欧姆的电阻，在一定程度上，增加系统零序回路的阻尼，有效抑制谐振，确保系统谐振电压幅值在规定的范围内，在0.23秒后，系统基本上都可以处于正常运行中。二是：系统中性点经消弧线圈接地。在系统中性点相关位置，按照相关规定，合理接入0.2H消弧线圈，借助消弧线圈，达到抑制谐振的目的。在采用这种方法的时候，所持续的时间比较长，在消谐的时候，系统三相电压会出现强烈的振荡现象。此外，还可以采用系统中性点经过小电阻接地的方法，来解决这一故障问题，达到消谐振的目的。就这三种方法而言，中性点经电阻接地方法是经常采用的方法，主要是因为在快速抑制谐振的基础上，也不需要经过较长时间系统才能处于正常运行中。相应地，在城市轨道交通35kV系统中性点在接入较小电阻之后，系统的三相对地电压也会发生相应地变化。一般来说，对应的阻值为50.5欧。相应地，下面是三相对地电压趋势图。

2 容性电流补偿措施

在城市轨道交通35kV配电系统运行中，一旦出现单相接地故障，便会有电容电流流过接地故障点，其电流数值超过规定范围，接地电弧将无法自动熄灭，会出现弧光接地现象，为过电压的产生做好铺垫，影响线路的正常运行。针对这一故障问题，需要进行综合分析，采取适宜的容性电流补偿对策。具体来说，需要在故障点，巧妙地接入电感性电流，在相位作用下，电感电流、电容电流自行抵消，减小电流数值或者合成电流为零，实现自动熄灭。此外，如果故障点的电容电流超前电网的中性点，其位移电压为90度，可以在对应的中性点上，准确接入适宜的电感线圈，充分利用电感线圈，使相关的电流在流经大地之后，在故障点作用下，流回中性点，使故障点、电容电流相汇合，减小点流量，起到消弧的作用。如果消弧线圈补偿电流大于电网电容电流，被成为过补偿，失谐度为负值，反之，如果消弧线圈补偿电流小于电网电容电流，则为欠补偿，失谐度为正值，当二者相等的时候，为全补偿。通常情况下，电网的运行需要处于过补偿状态，不能处于欠补偿状态，为此，在解决该故障问题的时候，要综合考虑各种影响因素，采取适宜的措施，使电网系统处于过补偿状态。

3 结语

总而言之，在新时代下，城市轨道交通已成为城市居民日常出行不可或缺的重要交通工具，呈现出蓬勃的发展趋势。作为一种快速而便捷的交通工具，城市轨道交通提高了城市空间利用率，缓解了城市交通压力，净化了城市环境，有利于促进城市的持续发展。在运行过程中，要定期检查配电等系统运行状况，要具体分析系统故障问题，采取可行的措施加以解决，避免存在安全隐患，处于安全、稳定运行中，降低安全事故发生率，减少运营成本，具有较好的经济效益、社会效益。以此，促进城市轨道交通事业向前发展，走上长远的发展道路，拥有更加广阔的发展前景。

参 考 文 献

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