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电气化铁路牵引变电所主接线设计及继电保

护分析

作者：陶倩刘磊武金甲

来源：《消费电子》2022年第02期

《中长期高速铁路网规划》中指出，至2025年，中国铁路网发展规模将高达17.5万公

里，当中高铁将实现3.8万公里。到2030年，中国的远景铁路网发展规模将实现20万公里，

当中高铁将实现4.5万公里。铁道行业广阔的市场前景，特别是高速铁路的高速发展会带来电

气化铁路供电系统行业旺盛的市场需求。

我国目前的客运专线用的单相工频（50Hz）交流电，除个别大运量货运线路之外，牵引

供电系统都采用AT供电.AT供电通常配置的继电保护为馈线距离保护、过电流保护、电流速

断保护等保护。在自動化技术迅猛发展下，牵引供电系统及继电保护系统已有综合自动化发展

的趋势。

铁路是我国交通运输中的重要组成部分，国家铁路和城市轨道交通是关系到我国国计民生

的重大基础设施。电力牵引在铁路、城轨和工矿运输中广泛应用，提高了运量和经济效益，电

气化铁路为我国铁路缓解了运输压力，与我国能源结构状况相适应，对我们出行及社会发展有

着重要的作用，是当今铁路机车牵引的主要动力来源。

牵引变电所的安全可靠工作是维护电气化高速铁路正常安全可靠运转的重要前提，其继电

保护工作就是维持牵引变电站正常工作和故障切除的最主要维护手段之一。主要功能包括：通

过对用户的动作定值设定迅速切断故障装置和线路，减少了故障范围和故障时间所造成的经济

损失。利用自动重合闸、后备供电电源自投等设备，保证供电的安全可靠、减少了供电故障停

电时间。以及通过故障标记，迅速对故障地点加以定位，从而加速了故障抢修的速度。采用了

微机综合自动化控制系统，从而完成对牵引变电所设备的远程调度。牵引变电所继电保护是保

证牵引变电所可靠工作的关键，如果加设了继电保护系统装置，就可以使牵引变电所按正常状

态工作。所以，牵引变电所主接线设计以及继电保护系统的可靠配置、安全操作，对于电气化

铁路的运营具有关键的意义。

（一）电气主接线的设计功能

高铁牵引供电系统主要任务是为高铁电力机车的操作和控制不间断地供应高效且稳定电

力。相对于普速列车，由于高速铁路牵引载荷量大、列车车速快且发车运行密度较高，所以对

牵引供电系统稳定性、可靠度等都提出了更高的要求。

牵引变电所的主接线是将该地区电源进线以及所内的各种高压电气设备，按工作要求依次

顺序连接构成的电气主电路。由于牵引变电所设计需要因地制宜，设计过程中要根据变电所的

规模和形式，并结合当地实际才能做出合理的设计。

电气主接线体现了牵引变电所各设备之间的作用以及回路间的相互关系，是变电所的主

体。主接线的设计方案直接关系到牵引所设备的选型、供电设备的布局，继保配置整定等确

定。

（二）电气主接线设计要求

电气主接线应需尽可能地满足可靠性高、灵活性能好和经济性优越的要求。

可靠性：保证在正常运行时供电连续。1.

灵活性：主接线应确保当投入切除的2.装置或线路时，动作方便。

经济性：牵引所主接线应保证3.初投资与运行费用达到经济合理。

（三）牵引变电所主接线设计内容

牵引变电所1.负荷计算，及牵引变压器与自用电变压器的容量计算。根据待设计变电所的

原始资料，确定负荷类型及大小。再在负荷计算的基础上，进行计算容量，校核容量及安装容

量的计算。最后确定牵引变电所牵引变压器以及自用电变压器的备用方式、型号及台数。

主接线设计。根据该牵引变电所实际2.情况，保证电力牵引负荷的可靠工作，并使设计的

主接线灵活地运行，在此基础上还应尽量减少投资和运行费用以达到最好的经济利益。设计时

还应考虑运量增长，增加馈线等的改建扩建。

短路计3.算及设备选型。先对系统进行等效，再对系统进行短路计算。通过短路计算得到

结果，按正常条件进行设备选型并按短路情况对所选设备进行动、热稳定校验，保证所选设备

的可靠性。

防雷4.接地的设计。根据牵引变电所实地条件进行防雷及接地设计。

铁路供电系统示意图见图1。电源Ⅰ与Ⅱ通过输电线路对电网中引进入的三相高压电

（110kV）经过牵引变压器T、T进行了变换，最终化为适应于电力机车运行用电的单相工频

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交流电（27.5kV），给接触网线路供电，图1中T