地铁接触网短路试验方法浅谈

地铁接触网短路试验方法浅谈

田洪强

深圳地铁运营集团有限公司

摘要：本文介绍了车辆段内接触网的短路故障，导致两个相邻的供电分区跳闸。详细分析了故障发生时的工整流电源、接触网、牵引电路三个方面进行分析，详细阐述了短路过程中电压电流的变化机理和相邻供电分区跳闸的原因，总结了可供参考的试验方法。

关键词：接触网；短路故障；等效电路模型

引言：城市地铁接触网是一种设置在轨道上空的供电设备，地铁供电系统相对复杂，其故障具有一定的复杂性。即使在直流开关正确运行的情况下，短路故障电压电流的变化也可能导致非故障区域的跳闸。本文将详细介绍故障的过程和故障波形特建立等效电路，详细分析故障过程中电压电流的变化原理，合理解释扩大跳闸范围的原因，掌握故障规律，形成可供参考的经验。

1故障概述

1.1跳闸区设备情况

地铁接触网的短路故障问题产生在车辆段。牵引电力变压器和电子整流器将AC35kV工作电压变换为DC1500V工作电压，并根据201和202的直流电三相五线电源开关传至直流电母排。车辆段内的地铁接触网共设定6个系统分区，由211~216的直流电馈出电源开关各自向各系统分区的地铁接触网配电。客运车从接触在网上取电，电流量根据轨道。流回电缆线流回到电子整流器的负级。整流器发电机组。直流电电源开关。轨道等直流电供配电系统选用绝缘层安装，整套直流电系统与综合性接地保护产生电气设备绝缘层。故障产生前，全部电源开关均处在正常的情况，其中地铁接触网第三分区L16股和第四分区L23股都各有机车弓。

1.2断电事件概述

故障的根本原因：第五配电系统分区的L28股安全通道在高压隔离开关G28手动式关掉时，因为设备故障，接地装置刀门未连接，造成地铁接触网短路故障。短路容量造成主刀门上的消弧棒触碰烧融。隔离开关的动态性和静态数据接触点明显烫伤。磁吹栅拉弧烧黑。本文具体研究短路故障全过程，但是多叙述G28防护故障的因素和设施毁坏。

故障出现后，215电源开关开启电流量弹性系数维护和电流量增加量维护（DDL+♀I）和电流速度断掉维护动作，开关跳闸；213和214电源开关开启（DDL+♀I）维护动作断电；在其中，211.212和216电源开关无动作。因为213和214开关电流波形的相对高度同质性，只挑选213和215电源开关的常见故障波形开展进一步研究。

电源开关保护设备明确达到断电标准的输出电源开关命令。-3ms时，L28股道短路故障，215开关电流快速升高。保护设备立即运行DDL+♀I维护。0时间，电流量提升到7965A，同轴电缆电流至1124V，动作输出。从波形可以看得出，电源开关操作后，因为电孤安全通道的存有，电流量升高到11562A后，取样截止日期；24ms时，磁吹进行，电流量减少为0。研究维护电流量和期限合乎额定值，分辨维护动作恰当。必须强调的是，因为常见故障纪录波是以电源开关动作输出为纪录的0时间，只有根据波自身开展研究。从图1可以看得出，213和215电源开关连接到同一三相五线铜排。当L28股道短路故障时，母相电压减少。在－16ms时，直流电压降到1027V，与此同时造成－2080A电流量，随后直流电压和电流量上升；0时，电流量升到3783A，电流量转变达到DDL+♀I维护动作时间常数，电源开关动作输出。

L16股电客运车电流量纪录发觉，与此同时，直流电母线槽意见反馈－141A电流量，但保护设备取样时间为500ms，仅精确测量点射电流，没法修复详细波形。因为低电压最低值维护，电客运车断路器跳闸跳停。地铁站供配电系统选用单级直流电配电方法，以上问题不容易研究，下边对它进行等效电路研究。

2等效电路实体模型研究

2.1整流电源研究

地铁站通常选用等效电路24脉波整流器设备。在科学研究整流器设备的外面特点时，可以将其视作二端网络。因为低压变压器和电子整流器自身的主要参数不一样，满载工作电压可设定为UD0、LEQ和REQ。

等效电路电效电阻器REQ，北京城建设计研究院根据短路故障实验，U2N为直流电侧额定电流V）；UK%为牵引带变电器短路故障电流百分数；SN为牵引带变电器短路容量（MV·A）；N为牵引带整流器设备套数；牵引带变电器与电子整流器的配对指数为0.9；kr为内电阻指数。依据短路故障点与变电所的不一样间距，短路故障点避开配电站时可用1，短路故障点与变电所的间距低于400m时可用1.3。

2.2地铁接触网等效电路研究

地铁接触网自身存有路线电阻器RL；因为地铁接触网选用远距离平行面布局，路面与路线中间存有容二者累加为CL；在研究地铁接触网短路故障的瞬间情况时，其磁感应抗值LL不可忽视。为了更好地研究其基本原理，非常简单的等价电源电路可以等效电路。

2.3牵引带电路分析

客运车牵引带配电构造的核心由换流器模块与逆变电源模块并接构成，并在前面并接LC过滤器模块。研究非常容易获得。车载式真空断路器S1关掉后，因为切波和逆变电源模块不工作中，没法给予正电流安全通道，但因为IGBT控制模块反并接二极管，为反方向电流量给予安全通道；与此同时，因为网压减少，LC过滤器模块反方向释放出来存储电磁能。电压传感器LH检验到电流量－141A（4个牵引带模块之和）。因为反方向电流量安全通道的存有，它仅仅客运车弓的系统分区断电。依据常见故障状况，短路故障切波和逆变电源模块不工作中，可采取反方向并接二极管简单化等效电路。

3常见故障全过程研究

正常的运转时，215.213电源开关关掉，R1.L1.C1为相对应路线的等效电路主要参数，R2.L2.C2为相对应路线的等效电路主要参数累加电力机车LC模块主要参数，D2为牵引带电源电路给予反方向电流量安全通道。UD为整流器发电机组输出电压；UF1.UF2各自为215.213电源开关馈出端工作电压；UC2为路线尾端电力机车的地铁接触网工作电压；Uarc为215电源开关的电孤损耗。

3.1环节1

短路故障等效电路电容器C1处在短路故障情况，忽视了其电容器作用。依据KVL，可得到215电源开关馈出直流电压UF1和整流器发电机组输出电压UD:

G28防护短路故障后，迅速产生万安级以上的短路容量I1。关键由整流器发电机组给予短路容量ID，在整流器发电机组的等效电路特性阻抗上造成压力差（Leqdid/dt+Reqid）。因而，整流器发电机组输出端口号的工作电压UD被减少。从图3可以清晰地看得出，215电源开关工作电压降低约800V时，有显著的阶梯，213电源开关工作电压最少降低至852V。因而，可以分辨UD被减少到850V上下，造成整流器发电机组输出端口号工作电压低于213配电系统分区尾端工作电压，即UD因短路故障而减少整流器发电机组工作电压，213配电臂上最低值维护断电。

3.2环节2

因为短路故障减少了整流器发电机组的工作电压，在213电源开关处检验到反方向电流量I2-2080A。215电源开关摘除G28短路故障问题点后，整流器发电机组输出电压UD快速修复，超过UC2。213电源开关上的电流量修复到正电流I2。因为短路故障在整流器发电机组中产生大电流量ID，电感器LEQ上的电流量没法基因突变，产生续流ID（续），累加产生电流量I2。213电源开关上的电流量快速由负变成正，其电流量弹性系数和增加量达到DDL+♀I维护值，开启213开关跳闸。与此同时，因为续流电流量ID（续流），LEQ和后面负荷等效电路组成Boost整流电路，UD上升超出整流器发电机组的满载工作电压UD0。因为地铁接触网的电容器储存正电，213电源开关分离出来后发生超出额定电流的1703V工作电压。

结语

文中介绍了与互联网触碰的短路故障问题标准，得出了常见故障闭合电路实体模型，并定量分析了短路故障后常见故障工作电压和交流电的转变原理。

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