重合闸在铁路供电系统中的应用探究

摘 要：本文首先重点介绍了自动重合闸的定义和在铁路供电系统中应用的基本要求，然后分析了自动重合闸的重要性，最后分析了自动重合闸的可行性，并以铁路线路测试为例介绍了自动重合闸的应用。

关键词：重合闸 铁路 供电系统

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（c）-0116-01

近年来，随着铁路客运专线的建设与运营，铁路逐渐向速度更快、载客量更大的方向发展，这相应的对铁路供电系统的可靠性、安全性等要求越来越高。在铁路供电系统中输电线路的主要作用是传输电能和联络系统，而大多数输电线路故障属于瞬时性的故障，大量运行经验证明，自动重合闸的广泛运用能够有效地提高供电系统的安全性、稳定性和可靠性。因此，对自动重合闸的研究具有十分重要的意义。

1 自动重合闸及其应用

1.1 自动重合闸装置

自动重合闸是一种能够按照实际需要将因故障而跳电的断路器自动投入的自动装置，属于一种保护装置，它能够有效地提高供电系统的可靠性，降低停电损失，增大供电线路的送电容量。在电力系统中，自动重合闸一般分为三大类：单相自动重合闸、综合重合闸和三相自动重合闸。在铁路供电系统中，对自动重合闸装置具有以下几个基本要求。

（1）重合闸仅能重合一次。当铁路供电线路发生永久性故障时，在线路短路器发生重合后，又因电流的保护作用而发生跳闸，此时自动重合闸装置不可以在此进行动作合闸。

（2）自动重合闸装置的动作要足够快。自动重合闸装置的动作时间足够快时可以提高铁路供电系统的稳定性与可靠性，同时减少停电的时间，又考虑到电压中断时间，就必须存在一定的时间让断路器和传动机构能够充分准备好重新合闸。一般的，自动重合闸的时间要求为0.5 s左右。

（3）在工作人员手动进行跳闸之后，或者当断路器被工作人员手动合闸时，因供电线路发生故障，又立即发生动作跳闸，这时自动重合闸装置不可以再次进行动作。

（4）只有当自动重合闸能根据实际情况自动恢复，并且不再需要工作人手动操作时，才可以确保进行自动重合闸的下一次动作。

（5）能够在重合闸之前或重合闸之后加速继电保护动作，同时具有接收外来闭锁信号的作用。

1.2 自动重合闸的重要性

与城市配电网络系统相比较，铁路系统的电缆贯通线的供电半径更大，供电区间一般长度为40～60 km，由于受地形条件等的限制，供电系统的跨度往往超过了60 km，有时达到100 km，由于复杂的地形、多变的气候以及人为破坏等多方面因素，时常发生事故。铁路供电电缆贯通线的供电负荷主要沿铁路分布，其用电对象主要包括铁路沿线的信号灯及其他电气设备、沿线各厂工作，接入点多，负荷小，时常发生瞬时性故障。自动重合闸在供电系统中的作用可归纳为四点：第一，对于瞬时性的故障，能够迅速的恢复供电，提高了供电系统供电的及时可靠性；第二，对于两侧的电源线路，能够提高供电系统并列运行的稳定性，提高了供电线路的输送容量；第三，能够及时的纠正由于断路器或者继电保护误动作而引起的误跳闸；第四，可以节约投资。

以铁路供电线路的故障为例分析，铁路供电线路的短路故障可分为两大类，即瞬时性故障与永久性故障。当发生瞬时性短路故障时，自动重合闸能够有效地保证在第一时间供电，但与交流电系统保护不同，必须在直流断路器重合闸之前进行线路的测试，确定供电发生的是永久性故障，从而允许直流断路器进行重合闸。所以，自动重合闸的存在确保了直流牵引线保护的选择性、可靠性和快速性的要求。

1.3 自动重合闸的应用

（1）自动重合闸的可行性。大量铁路供电线路架空运行经验说明，在输电线路上切除非全相故障容易引起残留电压，然后对线路重合闸时会使残留电压过渡到另一个稳态电压中，从而导致线路振荡并产生过电压，有时最大电压达到稳态电压的两倍。如果不考虑切除线路引起的过电压，重合闸过电压的影响因素主要包括残留电压的大小和极性以及进行重合闸时，电源电压相位角的大小。根据实际工作经验和相关研究理论可知，电缆线路的长度、接地方式以及电抗器的联接方式以及电源电压的相位角等因素都影响到残留电压和稳态电压值的大小。

此外，重合闸的过电流会对供电系统的电缆系统产生一定的影响。当发生单相短路时，与架空方式相比，供电系统的电缆线采用接地方式后，短路电流会增大很多倍，一旦发生永久故障就会对变压器形成很大的电流冲击。但是对电气化的铁路而言，电缆贯通线的负荷偏小，使用容量小的调压器能够降低短路电流的冲击作用，同时还可以切除接地故障，满足调压器稳定性和主变的要求。

（2）在铁路线路测试中的配合应用。目前在铁路供电系统的实际运行中，自动重合闸的条件要求：一是要线路测试通过，而是重合闸设定值要大于重合闸失败的次数。一方面在线路测试中，首先由电路馈线接收到合闸命令进行合闸，回路在这一瞬间将会注入短时脉冲给母线电压，即将电压通过电阻加到接触网上，检测短路现象，在手动模式或者在自动模式下连续检测N次，每次检测时间间隔为T秒，如果每次检测结果都为短路，则认为发生永久性短路故障，重合闸装置返回。非永久性的短路故障判断条件是连续M次检测到无短路，其中。参数N、T、M的值由系统装置本身决定。

除了在铁路中，轨道交通系统例如地铁、轻轨等也常常发生这类事故，铁路供电系统中重合闸的应用可与次紧密联系。以北京某城际铁路曾发生的事件为例，某日在工作人员发出合闸命令后，与此相应的亏嫌弃没有发生动作，经检修发现，线路检测人员少拆除了一组地线，而将该地线拆除后，断路器就立刻合闸成功。在这次事件中，回路的电阻不足1欧姆，达不到供电线路的检测条件，防止了馈线开关在带故障合闸后加速了跳闸，起到了一定的保护作用。

2 结语

随着电力系统的日益发展，电力系统的复杂性越来越高，为此，必须要有完全的保障措施确保电力系统的安全，保障铁路供电系统供电的安全性、稳定性与可靠性。自动重合闸作为电力系统中继电保护装置的一个重要组成部分，其对铁路供电系统的安全、经济运行等具有十分重要的作用，然而，自动重合闸也存在着一定的缺陷，即不考虑线路故障的类型，不论是瞬时性故障还是永久性故障，都直接进行合闸，具有一定的盲目性。因此，在铁路供电系统中一定要科学合理的考虑自动重合闸的应用，同时注重与一些先进的重合闸相结合，例如微机式自适应重合闸等，进一步提高铁路供电系统供电的可靠性与稳定性，不断满足铁路快速发展相应的供电要求。

参考文献

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