牵引供电故障下的供电系统调整研究

牵引供电故障下的供电系统调整研究

黄邦德

深圳市地铁集团有限公司

摘要：牵引供电在地铁电气化进程中具有非常重要的作用，随着微型电子技术的发展，也促进了牵引系统的完善，并实现动化以及信息化。地铁作为新型的交通方式，是当前人们出行首选的主要交通工具。地铁牵引供电系统包含着直流供电以及交流供电两种，通过第三轨的供电技术等电力技术，使得能源损耗更低，电能传输更加高效。但是牵引供电故障也会时常发生，以下主要对地铁DC1500V牵引供电故障下的供电系统调整进行分析，供同行借鉴参考。

关键词：地铁；牵引供电；故障；调整

引言

高架区段受到自然天气环境的影响，异物侵限及设备绝缘老化等问题等不可控因素影响，日常运行时常发生直流开关保护跳闸的事故案例，地铁工作人员为不断总结，根据经验教训制定相应应急预案，才能缩短直流供电设备故障对地铁正常运营的影响。

1.整流机组故障时继电保护动作及供电调整

1.1整流机组设置的主要保护有：

电流速断保护：可以保证用最短的动作时限，在保护范围内的供电系统发生了严重的短路故障时，快速准确的把故障点切除，最大限度保证其他供电设备的正常运行。

零序过流保护：测量的是零序电流分量，在不对称接地短路中，整流机组进线端的交流三项零序电流不为零。特别注意的是此保护只有在不对称接地短路故障发生时才会动作。

1.2整流机组故障继电保护动作状态：

开关动作情况：造成整流机组进线端121、123开关跳闸，联跳整流机组馈线端直流进线201、202开关。

1.3故障影响及供电调整：

故障影响：整流机组故障后，其继电保护动作使整流机组退出运行，正线由双边供电改为相邻牵混所通过故障所的直流1500V母排构成大双边供电，除造成列车网压波动之外，对正线的列车运营基本没有影响。

供电调整：拉开故障所整流机组进线端1211、1231刀闸，将整流机组改为冷备用状态，维持当前大双边供电状态至运营结束后做进一步处理。

2.直流进线端故障时继电保护动作及供电调整

2.1直流进线端设置的主要保护有：

大电流脱扣保护：通过实时测量流经断路器的直流电流，当接地故障发生一瞬间会产生一个大电流，当这个短路电流值超过大电流脱扣的整定值时造成断路器跳闸。

逆流保护：整流器内部短路造成设备内部出现低电位，直流正母排对该故障点产生电势差导致逆向电流的产生。逆流保护装置安装后可以有效的防止因逆流而造成事故进一步扩大，避免对正线行车造成影响。

2.2直流进线端故障继电保护动作状态：

开关动作情况：故障造成了直流进线201开关跳闸，从而联跳了整流机组35KV侧交流进线121开关。

2.3故障影响及供电调整：

故障影响：一个直流进线开关故障跳闸后，联跳其对应的35KV侧交流进线开关，导致一台整流机组退出运行，由本所另外一台整流机组带全所牵引负荷，正线接触轨维持双边供电。

供电调整：拉开交流进线端1211刀闸，将跳闸整流机组改为冷备用状态。经运营方试验结果知晓，一台整流机组的额定功率完全可以负担地铁6分钟间隔时的列车牵引功耗，所以可以维持当前供电状态直运营结束后做进一步处理。

3.直流馈线端故障时继电保护动作及供电调整

3.1直流馈线断设置的主要保护有：

di/dt+ΔI增量保护：DDL保护可以实时监控电流变化的走向和趋势，它被设计通过分析△I（电流增量），t（电流增加持续的时间）和di/dt（电流上升率），来实现检测远距离短路故障的目的，大电流脱扣的整定值大于其故障电流整定值。

双边联跳保护：这是直流1500V供电系统所独有的一种保护，由于地铁采用的是接触轨双边供电方式，如果接触轨发生短路故障或EP-2框架保护动作那么接触轨两端的断路器应该都被跳闸。因此采用向保护动作的对侧断路器发出联跳信号的方式来保证跳闸的快速性和可靠性。

框架泄露保护：这是为了避免设备内部绝缘性能降低造成事故而设置，其中包含了电流框架保护（EP-1/EP-2）和电压框架保护。电流框架保护测量的是设备外壳对接地端（即直流供电系统的接地极）的泄漏电流数值，电压框架保护测量的是设备外壳与钢轨（即直流供电系统负极）间的电压数值。

3.2直流馈线端di/dt+ΔI保护动作状态

故障影响：直接导致故障所211开关跳闸，相邻所213开关被联跳，造成上行线的一个供电分区失电，会影响该供电分区内的列车运行。

供电调整：在失电供电分区列车休眠或收靴后进行试送电操作，视试送电的结果调整相应的供电方式。若为瞬时接地故障，跳闸两端开关均试送成功，恢复正常双边供电方式；若跳闸导致一个断路器故障，则恢复另一边的断路器带电，调整失电供电分区为单边供电方式；若跳闸两端开关均试送失败，将失电供电分区隔离并挂接地线准备实行抢修作业。

3.3直流馈线端EP-2保护动作状态：

受篇幅限制，此处仅举EP-2保护动作一例说明框架保护动作时的处理办法。

故障影响：故障所35KV交流进线121、123开关跳闸，1500V直流进线201、202开关跳闸，1500V直流馈线211、212、213、214开关跳闸，联跳前端所213、214开关，联跳后端所211、212开关。导致故障所相邻的四个供电分区失电，影响正线列车的运行。

供电调整：在值守值班员就地将联跳信号切除后，合上相邻所的被联跳1500V直流开关，调整失电供电分区为大双边供电；拉开故障所35KV1211、1231刀闸，将两台整流机组改为冷备用狀态，直至运营结束后做进一步处理。需要注意的是，框架保护的联跳信号是一种自保持的持续信号，在就地切除该联跳信号的发送极或者接受极之前，被联跳的断路器会因为一直处于锁闭状态而无法操作。

4.结语

地铁DC1500V牵引供电故障下的判断与分析，是广大地铁供电管理人员必须掌握的技术，这些技术是通过保护装置跳闸时提供的故障报文及现场现象反馈等各种信息等不断的积累、总结而得到的经验，这些经验能帮助供电专业抢修人员快速的找到故障点，及时切除故障点，缩短故障影响时间，保证地铁低压供电的持续、可靠运行。

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