地铁供电系统变压器保护与故障处理

吴彩锋

摘要:城市地铁由于运载量大、环保、快捷，是当前人们首选的出行工具。地铁依靠电力设施运行，供电系统能否正常、安全运行关系到地铁车辆的运营安全，由此可见供电系统的重要性。供电系统的变压器担负着电能的分配、电压的变换与电能的传输等责任，一旦变压器出现故障，对地铁正常运作影响重大。本文主要对供电系统的供电方法及保护措施、变压器故障与处理对策进行分析。

关键词:地铁；供电系统；变压器保护；故障解决；措施；

前言

作为一种现代城市中主要的交通工具，地铁的动力来源主要以电力为主。在地铁的整体结构布局中，供电系统要具备经济合理以及工作状态安全可靠的特点，同时，为了能够在实际运行过程中保证地铁运行的连续性，供电系统还应该具备操作简便的特点，通过预留的多种接线方式使现今的供电系统能够具备较好的可发展性。另外，由于地铁中存在着较多诸如排水、通风、照明、通信以及空调和自动扶梯等辅助设备，这些设备在运行时都需要依靠供电系统提供的电力才能正常工作，而作为供电系统中使不同电压进行转换的关键装置，变压器在供电系统中是不可或缺的一部分，因此十分有必要在日常工作中加强对变压器的管理以及检查工作，确保变压器能够在实际工作过程中正常使用

1.地铁供电系统及相应的保护措施

1.1地铁供电方式

地铁供电系统有混合式、分散式和集中式供电三种供电方式，其中集中式供电是沿着地铁线路提供电压，分散式供电则是通过地铁轨道沿线的牵引与降压变电所进行地铁轨道的供电，混合式供电是集中式与分散式供电两种形式结合一起，这种供电形式让供电系统更加可靠，确保地铁的安全运行。

1.2地铁供电系统变压器保护措施

1.2.1瓦斯保护

对地铁供电系统变压器保护而言，油侵式变压器分为油箱外部故障和油箱内部故障两种类型。变压器内部故障具有极大的危险性，铁芯和绕组会被油箱内部故障引起的高温电弧烧毁；变压器内部油绝缘也会因油箱内部故障受热分解，产生大量气体，导致变压器油箱爆炸，后果不堪设想。瓦斯保护是调节变压器油箱内气体数量和气体流动速度，有效规避变压器故障的发生。在实践中，将瓦斯保护装置加设在地铁电力系统变压器中＞0.4MV·A的变压器上，解决变压器油箱内短路故障以及油面下降故障。安装瓦斯保护装置，能简化接线安装环节，加快安装速度，有效增强安装的灵敏性。除此之外，在瓦斯保护装置的作用下，可及时反映变压器油箱内部故障，但无法准确及时地反映油箱外部套管故障与引线部位故障，瓦斯保护仅能当作解决地铁供电系统变压器故障的一种方式。

1.2.2电流速断和纵联差动保护

变压器中性点接地电网与引线接地短路现象是地铁供电系统最常见故障，为解决这一故障，将纵联差动保护以及电流速断保护装置安装在供电系统变压器中。纵联差动保护选择＞10MV·A的单独供电系统变压器，纵联差动保护装置的应用（图1），准确反映供电系统变压器隔断流入的电流与电流间存在的流量差。一般情况下，保护状态集中表现在暂定状态与稳定状态方面。电流速断保护装置可以选择＜10MV·A供电系统变压器中安装。通常，当瞬间电流过大时，电流速断保护装置可及时跳闸并断开系统，有效规避大电流对变压器的损坏。

图1纵联差动保护原理

1.2.3过电流保护

变压器过电流保护主要作为纵联差动、电流速断的后备保护措施，反映外部相间短路引起的过电流问题。为满足灵敏度要求，可安装低压启动过电流保护、复合电压启动过电流保护、过电流保护、负序过电流保护以及阻抗保护，作为变压器的后备保护措施。

1.2.4变压器温度的保护措施

变压器的运行过程中，常伴有温度增高的现象。当温度超过变压器的安全范围时，就会导致变压器发生故障。因此，在变压器运行过程中对温度进行有效保护，如安装温度探头、温控箱或者运用空调等措施，防止温度过高。另外还可以在变压器的机身上安装风机，取得降温目的。

2.地铁的供电系统中变电器容易发生的故障

2.1绕组的故障

绕组故障是地铁供电系统常见的故障之一，这种故障大部分是内在及外在因素共同作用下引起的，如变压器的层间、股间、匝间的短路，或者绝缘损坏，引线连接发生电弧、断线与松动及调压开关故障等，都会引起绕组断路、短路、变形、移位与松动等故障，严重可能烧毁整个绕组。故障出现时，变压器还能勉强工作，而实际上其内部已经严重损坏，抗短路能力已快速下降。

2.2引线的故障

引线是变压器的外部接线与内部绕组线中间的环节，在地铁的供电系统中，引线所产生的作用是关键的衔接作用。其中，对引线接头处理的质量是引起引线故障的重要原因。另外，引线开关接点的损坏、移位、螺栓的焊接不良与松动，都可能会引发短路、接触不良或断路，而致使线路产生干扰或者局部的放电，从而引起引线故障。

2.3绝缘的故障

变压器的质量好坏与内部的绝缘有着直接关系，首先，变压器内部由于受到长时间受到机械应力、电、热与环境影响，使得绝缘部分进一步老化，从而导致绝缘故障；其次，变压器内部垫块松动、线端松动等都会引起绝缘故障。

3.变压器产生的故障其解决的策略

3.1解决绕组故障的措施

地铁供电系统变压器发生的绕组故障，找出绕组故障原因，对绕组进行结构性改善，修复变形的部件，拧紧压圈的螺丝，把机械的强度进行有效提升，并进行绝缘的修补、对浸漆进行干燥的处理，必要时更换整个绕组，以达到有效解决变形、移位、松动与短路等问题。

3.2解决引线故障的措施

为了对地铁供电系统中的变压器引线故障进行解决，在停运检修变压器的时候，工作人员应该首先修复引线的焊接不良、螺栓松动等，对接触不良的螺栓进行重新的紧固；另外，在进行焊接与修复之前要对焊接面进行清洗，焊接完成后要对开关转换、焊点质量与螺栓进行认真检查，保证一切都没有问题才可以进行正常的运行，避免在运行过程中发生焊点脱落，而引起事故的发生；如果情况严重必须进行引线更换的时候，工作人员一定要先把引线周边的脏污与灰尘进行清理后，才可以进行正常更换，以防止这种灰尘与脏污对新引线产生不良影响。需要加以注意的是：当发生引线封闭的不严、接触不良或者绝缘发生受潮时，务必要进行新引线的更换。

3.3解决绝缘故障的措施

想要对地铁变压器绝缘故障进行解决，大多数情况下采取的措施是：首先要确定其发生故障的真正起因。假如是因为受到机械应力、热、电或者环境而致使绝缘受潮的，一定要及时针对受潮的绝缘做出干燥的处理；假如是因为变压器油的质量劣化而引起故障的发生，务必要对变压器油进行处理或更换；另外，还应该检查变压器的油道是不是有堵塞现象的发生，并且把油道中的杂物进行清理，进一步对绝缘问题进行解决。

3.4增强对供电系统设备的维护

解决供电系统变电器的故障，不但要对引线、绕组线及绝缘等进行故障解决外，还应该进行供电系统的安全管理制度的建立与健全，对供电系统其安全设备、监测与信息传输系统及消防设施等进行有效完善，并且要增强对供电设备的日常维护。对安全管理制度进行有效规范，是保证地铁正常安全运营的前提。所以，必须要做到对地铁设备的日常维护与地铁的灾害应急制度的建立与完善，这是使地铁可以安全运营的必要保障。

参考文献：

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