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【摘 要】伴随着地铁交通的不断完善，城市居民的出行越来越便利，获得了良好的社会效益和经济效益。就目前的状况来看，地铁的安全稳定运行备受关注，其中供电系统中变压器需要全面保护，并及时解决其中存在的故障。据此，本文主要对地铁供电系统中的变压器保护及故障解决进行了详细分析。
【关键词】地铁供电系统；变压器保护；故障解决
一、地铁供电系统中的变压器常见故障
（一）绕组故障
地铁供电系统中的绕组故障，是最常见的故障之一。大多数情况下绕组故障是因为内在及外在因素共同作用下引发的。在发生故障时，变压器可能还可以勉强工作，但实际的情况是变压器其内部已经被严重的损坏，抗短路的能力已经快速下降。而且绕组发生松散后，使得其内部场强的分布不均匀，特别容易发生局部的放电，从而让导线发生损伤，导致绕组绝缘件发生碳化，最后发生绕组短路，产生严重后果。
（二）绝缘故障
变压器质量好坏的重点取决于其内部的绝缘，变压器内部的绝缘发生损伤与故障，会导致地铁安全运行出现障碍。变压器的内部长期遭受机械应力、电、热与环境影响，促使绝缘老化，从而导致绝缘故障。另外，变压器其内部垫块松动、铁心的绝缘不良、焊接不牢、线端松动等都会引发绝缘故障。
（三）引线故障
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，而导致线路产生干扰或局部放电，从而导致引线故障。
二、地铁供电系统中常见故障的检测方法
（一）电缆线路的接触不良
其一，电缆头故障，也就是常常所说的电晕，套管联络出现故障。其二，机械出现故障，也就是在种种客观条件下导致的线路断开，电缆伤害。电缆出现故障，开关触发跳闸，这就要求我们将故障的路线切除，以故障电缆为进线，实现一路进线区域的供电。
（二）接触网出现故障，导致跳闸
首先，直流馈线开关故障，直流馈线开关有自动闸合作用，一旦重合动作完成，就要对于其执行严格的检查和处理。车站也要时刻关注列车的跳闸区间的实际情况。如果自动重合任务没有完成，就要等到区域的客车降弓后，在操作开关上进行试验，如果电力开始后，跳闸开关无法完成试验开电的举措，这时建议对于越区开关要合上，以相邻开关的手段对于失去电力的区域进行试验送电的操作。
（三）主变压器或者进线部分运行不正常
其一，由于变压器内部热度超过界限，使得油气分离，从而触发瓦斯保护。其二，纵差范围内出现电气故障的时候，差动保护就会被触发，由于变压器的很多故障都会有热量超限的情况，如果某一台主变出现故障，电调就会采取相应的措施，即通过scada系统理清报警原因和开关情况，與此同时指挥工作人员开展各项检查，及时最好报告，以便采取措施解决问题。
三、地铁供电系统中的变压器保护
（一）瓦斯保护
变压器保护中的瓦斯保护，是指改变变压器油箱内部气体的流动速度和数量对变压器进行保护，防止变压器出现各种故障。首先，需要在户内的0.4MVA以上变压器，以及户外0.8MVA以上的油浸式变压器上安装瓦斯保护装置，以此解决变压器油箱内部各种油面降低和短路故障等问题。瓦斯保护具有灵敏度高、动作迅速、接线安装简单等优点，还能够直接反映变压器油箱内部发生的各种故障。因此，瓦斯保护，与纵联差动保护相互补充、相互配合，可以及时有效地解决变压器的各种故障问题。
（二）过电流保护
变压器保护中的过电流保护，主要作为纵联差动、瓦斯保护的后备保护措施，一般安装在反映外部相间短路引起的过电流问题。为了满足灵敏度要求，可以安装低压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护、过电流保护、负序过电流保护以及阻抗保护，选用较大的反应相间短路电流，而造成的过电流保护作为变压器的后备保护措施。
（三）过励磁保护
在变压器保护中安装过励磁保护，是为了解决变压器中的过励磁问题。由于励磁涌流造成的冲击电流存在的时间很短，因此其对变压器伤害不大，此外，励磁涌流有可能引起变压器的纵联差动保护动作。由此可见，最好不要多次连续合闸来对变压器充电，否则绕组间的机械力作用会因为大电流的多次冲击，逐渐造成固定物松动，引起故障。
（四）零序电流保护
变压器保护中的零序电流保护，可以作为变压器相邻元件短路的后备保护和主保护的后备保护措施，主要是为了解决反应大接地电流系统外部接地短路的问题。一般来说，零序电流保护主要安装在110kV以上的中性点直接接地系统中的电力变压器。如果大接地电流系统发生接地短路的故障，这时供电系统中变压器中性点接地的位置和台数直接影响到零序电流的大小和分布。
（五）电流速断保护与纵联差动保护
我们通过对变压器安装电流速断保护或者纵联差动保护，来解决变压器中性点直接接地电网侧绕组和引线接地短路、引出线和绕组造成的相间短路以及绕组匝间短路等故障。一般来说，电流速断保护应安装在过流时限大于0.5s的10MVA以下变压器；纵联差动保护应安装在10MVA及以上单独运行的变压器和6.3MVA以上并列运行的变压器。纵联差动保护包括在暂态情况下、稳态情况下、带制动特性的差动保护。纵联差动保护反应被保护变压器流出电流和隔断流入的相量差。
四、地铁供电系统中变压器故障的解决措施
（一）定期清理配电变压器上的污垢
在进行监测时，一旦发现变压器上有污垢，应及时采取有效的防污措施。详细检查变压器的外部，确保套管接地良好，没有脱焊、断线、断裂现象，没有闪络放电现象，且应定期遥测接地电阻，及时安装套管防污帽。
（二）保持完好的避雷器装置
要对避雷器装置进行定期预防性试验，可以减少由于雷击谐振而引起的过电压损坏变压器的可能性，从而及时更换不符合标准的避雷器装置。由于变压器的上层有较多电感设备，所以，要控制油温和控制100kVA以上容量，一般变压器的上层油温在85℃以下，最高不得超过95℃。上层油温在不超过允许值，日负荷系数小于1的情况下，可以按正常过负荷的规定运行，但是变压器必须不能长时间过负荷运行，避免发生故障。
（三）详细检查螺杆的转动情况
在拆装变压器时，应严格检查和处理发现的螺杆转动情况，应在确认螺杆没有转动之后，变压器才能投入正常运行。另外，工作人员还应科学合理选择二次侧导线的接线方式。为了有效减少变压器的氧化发热，增大导电能力和接触面积，工作人员还应在接触面上涂抹导电膏。
（四）平衡三相电压
定期检查三相电压的平衡性，如果发现失衡，及时采取调整措施。与此同时，还需要实时检查呼吸器内的干燥剂颜色，是否发生变化，如果已经失效，应及时更换。并且，详细检查变压器的温度、油色、油位，以及变压器油箱的渗漏情况。
（五）保持变压器三相负载平衡运行
就三相负载不平衡运行的变压器，应视为最大电流负荷，在三相间重新分配变压器负荷。
五、结语
总之，地铁供电系统是地铁工程的重要组成部分，其主要是提供地铁列车和辅助设备的电能。地铁供电系统的安全性对运营人员、乘客、设备、行车等的安全都有着直接性的影响。所以，必须加强对地铁供电系统中变压器保护的重视。不仅要实时监测变压器故障，加强变压器保护，并采取有效的故障解决措施，还要提高相关工作人员的技术能力，以此全面保障地铁供电系统的正常安全运行。
参考文献
[1]许斌.浅谈地铁供电系统中的变压器保护及故障解决[J].科学与财富，2017（25）.
[2]杨冬林.谈地铁供电系统中的变压器保护及故障解决[J].建筑工程技术与设计，2016（8）.
【关键词】地铁供电系统；变压器保护；故障解决
一、地铁供电系统中的变压器常见故障
（一）绕组故障
地铁供电系统中的绕组故障，是最常见的故障之一。大多数情况下绕组故障是因为内在及外在因素共同作用下引发的。在发生故障时，变压器可能还可以勉强工作，但实际的情况是变压器其内部已经被严重的损坏，抗短路的能力已经快速下降。而且绕组发生松散后，使得其内部场强的分布不均匀，特别容易发生局部的放电，从而让导线发生损伤，导致绕组绝缘件发生碳化，最后发生绕组短路，产生严重后果。
（二）绝缘故障
变压器质量好坏的重点取决于其内部的绝缘，变压器内部的绝缘发生损伤与故障，会导致地铁安全运行出现障碍。变压器的内部长期遭受机械应力、电、热与环境影响，促使绝缘老化，从而导致绝缘故障。另外，变压器其内部垫块松动、铁心的绝缘不良、焊接不牢、线端松动等都会引发绝缘故障。
（三）引线故障
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，而导致线路产生干扰或局部放电，从而导致引线故障。
二、地铁供电系统中常见故障的检测方法
（一）电缆线路的接触不良
其一，电缆头故障，也就是常常所说的电晕，套管联络出现故障。其二，机械出现故障，也就是在种种客观条件下导致的线路断开，电缆伤害。电缆出现故障，开关触发跳闸，这就要求我们将故障的路线切除，以故障电缆为进线，实现一路进线区域的供电。
（二）接触网出现故障，导致跳闸
首先，直流馈线开关故障，直流馈线开关有自动闸合作用，一旦重合动作完成，就要对于其执行严格的检查和处理。车站也要时刻关注列车的跳闸区间的实际情况。如果自动重合任务没有完成，就要等到区域的客车降弓后，在操作开关上进行试验，如果电力开始后，跳闸开关无法完成试验开电的举措，这时建议对于越区开关要合上，以相邻开关的手段对于失去电力的区域进行试验送电的操作。
（三）主变压器或者进线部分运行不正常
其一，由于变压器内部热度超过界限，使得油气分离，从而触发瓦斯保护。其二，纵差范围内出现电气故障的时候，差动保护就会被触发，由于变压器的很多故障都会有热量超限的情况，如果某一台主变出现故障，电调就会采取相应的措施，即通过scada系统理清报警原因和开关情况，與此同时指挥工作人员开展各项检查，及时最好报告，以便采取措施解决问题。
三、地铁供电系统中的变压器保护
（一）瓦斯保护
变压器保护中的瓦斯保护，是指改变变压器油箱内部气体的流动速度和数量对变压器进行保护，防止变压器出现各种故障。首先，需要在户内的0.4MVA以上变压器，以及户外0.8MVA以上的油浸式变压器上安装瓦斯保护装置，以此解决变压器油箱内部各种油面降低和短路故障等问题。瓦斯保护具有灵敏度高、动作迅速、接线安装简单等优点，还能够直接反映变压器油箱内部发生的各种故障。因此，瓦斯保护，与纵联差动保护相互补充、相互配合，可以及时有效地解决变压器的各种故障问题。
（二）过电流保护
变压器保护中的过电流保护，主要作为纵联差动、瓦斯保护的后备保护措施，一般安装在反映外部相间短路引起的过电流问题。为了满足灵敏度要求，可以安装低压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护、过电流保护、负序过电流保护以及阻抗保护，选用较大的反应相间短路电流，而造成的过电流保护作为变压器的后备保护措施。
（三）过励磁保护
在变压器保护中安装过励磁保护，是为了解决变压器中的过励磁问题。由于励磁涌流造成的冲击电流存在的时间很短，因此其对变压器伤害不大，此外，励磁涌流有可能引起变压器的纵联差动保护动作。由此可见，最好不要多次连续合闸来对变压器充电，否则绕组间的机械力作用会因为大电流的多次冲击，逐渐造成固定物松动，引起故障。
（四）零序电流保护
变压器保护中的零序电流保护，可以作为变压器相邻元件短路的后备保护和主保护的后备保护措施，主要是为了解决反应大接地电流系统外部接地短路的问题。一般来说，零序电流保护主要安装在110kV以上的中性点直接接地系统中的电力变压器。如果大接地电流系统发生接地短路的故障，这时供电系统中变压器中性点接地的位置和台数直接影响到零序电流的大小和分布。
（五）电流速断保护与纵联差动保护
我们通过对变压器安装电流速断保护或者纵联差动保护，来解决变压器中性点直接接地电网侧绕组和引线接地短路、引出线和绕组造成的相间短路以及绕组匝间短路等故障。一般来说，电流速断保护应安装在过流时限大于0.5s的10MVA以下变压器；纵联差动保护应安装在10MVA及以上单独运行的变压器和6.3MVA以上并列运行的变压器。纵联差动保护包括在暂态情况下、稳态情况下、带制动特性的差动保护。纵联差动保护反应被保护变压器流出电流和隔断流入的相量差。
四、地铁供电系统中变压器故障的解决措施
（一）定期清理配电变压器上的污垢
在进行监测时，一旦发现变压器上有污垢，应及时采取有效的防污措施。详细检查变压器的外部，确保套管接地良好，没有脱焊、断线、断裂现象，没有闪络放电现象，且应定期遥测接地电阻，及时安装套管防污帽。
（二）保持完好的避雷器装置
要对避雷器装置进行定期预防性试验，可以减少由于雷击谐振而引起的过电压损坏变压器的可能性，从而及时更换不符合标准的避雷器装置。由于变压器的上层有较多电感设备，所以，要控制油温和控制100kVA以上容量，一般变压器的上层油温在85℃以下，最高不得超过95℃。上层油温在不超过允许值，日负荷系数小于1的情况下，可以按正常过负荷的规定运行，但是变压器必须不能长时间过负荷运行，避免发生故障。
（三）详细检查螺杆的转动情况
在拆装变压器时，应严格检查和处理发现的螺杆转动情况，应在确认螺杆没有转动之后，变压器才能投入正常运行。另外，工作人员还应科学合理选择二次侧导线的接线方式。为了有效减少变压器的氧化发热，增大导电能力和接触面积，工作人员还应在接触面上涂抹导电膏。
（四）平衡三相电压
定期检查三相电压的平衡性，如果发现失衡，及时采取调整措施。与此同时，还需要实时检查呼吸器内的干燥剂颜色，是否发生变化，如果已经失效，应及时更换。并且，详细检查变压器的温度、油色、油位，以及变压器油箱的渗漏情况。
（五）保持变压器三相负载平衡运行
就三相负载不平衡运行的变压器，应视为最大电流负荷，在三相间重新分配变压器负荷。
五、结语
总之，地铁供电系统是地铁工程的重要组成部分，其主要是提供地铁列车和辅助设备的电能。地铁供电系统的安全性对运营人员、乘客、设备、行车等的安全都有着直接性的影响。所以，必须加强对地铁供电系统中变压器保护的重视。不仅要实时监测变压器故障，加强变压器保护，并采取有效的故障解决措施，还要提高相关工作人员的技术能力，以此全面保障地铁供电系统的正常安全运行。
参考文献
[1]许斌.浅谈地铁供电系统中的变压器保护及故障解决[J].科学与财富，2017（25）.
[2]杨冬林.谈地铁供电系统中的变压器保护及故障解决[J].建筑工程技术与设计，2016（8）.