电气化铁路供电线路继电保护整定问题的探讨

电气化铁路供电线路继电保护整定问题
的探讨
摘要：随着当前我国电气化铁路的不断发展，其供电线路设计也变得越来越
复杂，这就对继电保护整定技术提出了更高要求。

本文结合案例主要对电气化铁
路供电线路中继电保护整定存在的问题进行了分析，并结合问题提出了相应的解
决措施，以期能够为电气化铁路发展和研究提供参考和贡献。

关键词：电气化铁路；供电线路；继电保护；整定
前言：对继电保护整定技术的研究能够不断推进供电线路设计发展，对于促
进电气化铁路发展具有重要价值。

在当前社会背景下，高铁的快速发展给电气化
电路带来了发展机遇和挑战，而继电保护整定在整条供电线路中扮演着重要角色，不断优化继电保护整定，能够提升继电保护的协调性和可靠性，当线路发生故障
时能够第一时间切断故障，从而有效保证线路安全。

一、电气化铁路供电线路继电保护整定的原则
以某在运营的电气化铁路专线为例，本条专线长度为528米，线路上共有12
个牵引变电站，牵引负荷为单相移动负荷，采用三相跳闸进行保护，供电线路为220kV。

从该线路的特点来看，在继电保护整定上需要一些保护原则，具体如下。

一是距离保护原则。

在线路安排上，需要将其分成三段来进行保护，而三段
在距离保护的安排上有所不同，1段需要按照整条线路的1.5倍灵敏度进行整定，延时设置为0；2段需要按照整条线路的2倍灵敏度及以上进行整定，延时设置
为1.2s；3段需要按照整条线路的3倍及以上灵敏度进行整定，延时设置为1.5s。

这样的安排的原因主要是出于以下几点的考虑，从目前220kV的供电线路角度来看，整条线路是没有全线速动保护，所以需要将一段也眼神到牵引变压器当中，
同时不能超出变压器的低压侧，这样不仅能够使线路上出现任何故障都会有无延
时的保护，当出现故障时能第一时间切断故障，而且还能够避免牵引变压器的低
压侧在发生故障时造成线路保护越级跳闸。

在对线路的继电保护整定灵敏度进行
设置时，需要综合考虑线路本身的阻抗和牵引变压器的阻抗，在延时设置上则需
要考虑牵引变压器高压侧后备保护问题。

二是三段保护皆采用三跳原则，也就是采取三相跳闸的方式。

现在很多铁路
供电线路中所使用的牵引变压器并不支持非全相运行状态，因而在设置时智能采
取三项跳闸的方式，这样能够减少断路器三相不一致情况的发生。

由于供电线路
属于终端线路，如果重合能够在短时间内完成，就能够有效避免依靠备自投来完
成线路切换动作。

三是将各个保护段都投入使用。

在进行整定的时候，灵敏度的设置依据是结
合线路末端的金属性接地故障的1.5倍以上进行，前面提到了1、2、3段的整定，而零段和四段则是按照300A，延时4.5s进行整定。

因为在电铁牵引站当中没有
变压器中性点接地点，所以零序电流只有在出现接地故障的时候才会出现，这样
零序保护才会变得有意义。

而且发生接地故障的时候，零序电流不会反应到高压侧，所以五个段的整定没有详细设置相关灵敏度，只有零序和四段是根据接地电
阻来综合考虑设置的。

二、电气化铁路供电线路继电保护整定中存在的问题
（一）、线路不能投入重合闸功能，供电可靠性大为降低
案例中的线路所处的环境、天气等比较复杂，在运行过程中出现山火、雷击、污闪等故障较多，这些故障多会引起架空线路瞬间接地，给供电线路运行的安全
性带来影响。

为了保证供电稳定性，在对供电线路继电保护进行整定时多会采取
单相重合闸方法来对线路的侧线路进行保护。

但是线路本身是单相重合闸，如果
选择其他重合闸就需要钱进行稳定水平测试，保证三相重合闸能够符合线路要求，这就会影响线路运行。

而另一方面，如果电网运行比较稳定，可以提供投入三项
重合闸的条件，但因为线路本身并没有配备相应的全线速动纵联保护机制，使得
线路本身保护距离的范围受到一定限制，直接影响牵引变压器内部，所以当其发
生故障的时候，变压器上配备的差动保护不开，就会使得变压器高压侧的开关不
能打开，直接造成三相重合在发生故障的变压器上，这就会使牵引变压器所受到
的损害成倍增加，对于线路来说是非常不利的。

因而最终将重合闸功能取消了。

而取消这一功能势必会降低供电可靠性。

（二）、牵引变备自投方式不合理
由于案例中的线路在牵引变电站上都设置备自投装置，在运行时发生故障跳闸，备自投装置会自动切换到线路当中。

但是这种方式在实际运行时，有时会在
没有找到故障位置之前，就将原来的供电线路切回，而这时故障还没有排除，若
是有故障出现就会影响供电源的稳定性，从而会使得双供电源都失去功能，进而
导致线路瘫痪。

（三）、保护的选择性受到影响
在当前的继电保护设置下，如果牵引变电站出现故障，那么电源册线路保护
距离1段以及差动保护都是0s就动作，此时两个动作会发生竞争和冲突，从而
影响继电保护的进行和选择。

三、电气化铁路供电线路继电保护整定问题的解决措施
（一）、改变备自投的方式，变成独立供电模式。

案例中线路的先锋变压，
在正常运行时会先给1段和3段的牵引变压器进行供电，在失压时主电源的变压
器高压侧断路器101以及低压侧断路器201和203就会自动跳开，这时第二路进
线电源新先线就不用接着给1段和3段变供电，会向2段变和4段变供电，从而
实现独立供电效果，保证供电的可靠性。

（二）、在牵引变压器中设置侧断路器及其保护。

为了保证当前供电线路运
行的可靠性，设计和建设人员可以考虑在牵引变电站当中增加线路侧断路器，以
便能够据此对线路进行全线速动纵联保护设计。

如果线路装设了这样的保护之后，后备保护1段的灵敏度只要有末端故障就可以，就不用将其眼神到变压器内，而
2段和3段就可以配合变压器其他保护来设置相关的延时，这样能够增强继电保
护的选择性。

在这样的条件下，也可以使用三相重合闸，使得线路在发生瞬时故
障时也能够依靠重合闸来完成供电，备自投时间与线路的重合闸时间相互配合，
这样如果重合闸动作失败，那么就会启用备自投，从而有效提升线路本身的可靠性。

（三）、将平衡变压器投入到电气化铁路的线路当中。

现在很多供电线路中
的牵引变压器时选择不平衡变压器，这种设备对于线路上的断路器重合闸功能有
一定限制，而且还会让线路的供电可靠性下降，所以要解决继电保护整定的问题，增强电网运行的稳定性，就需要采用平衡变压器并配合三相供电方式。

结语：
随着我国铁路和列车的高速发展，电气化铁路的供电线路建设要求会越来越高，对变电站的可靠性要求也会越来越高，供电企业在对供电线路进行设计和建
设时一定要考虑电站的安全和可靠性问题，而继电保护整定就是其中非常重要的
内容，对于保证电气化铁路运行安全具有重要价值，能推动我国铁路经济不断发展。

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作者简介：
冯莎,1989年2月，女、汉，河北省辛集市、北京铁路局石家庄供电段，职称助理工程师、本科、工学学位、研究方向铁路供电继电保护。