地鐵直流牽引變電所范文

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摘要：本文以直流1500V雙邊供電的牽引變電所為例，介紹了地鐵直流牽引變電所內(nèi)各開關(guān)柜的保護(hù)配置，并詳細(xì)闡述了主要保護(hù)的原理，如大電流脫扣保護(hù)、電流上升率保護(hù)、定時(shí)限過流保護(hù)、低電壓保護(hù)、雙邊聯(lián)跳保護(hù)、接觸網(wǎng)熱過負(fù)荷保護(hù)、框架保護(hù)等。最后，對于目前的保護(hù)原理中存在的不足之處，本文也做了分析，如多輛列車短時(shí)間內(nèi)相繼啟動(dòng)可能會(huì)造成保護(hù)誤動(dòng)，小電流（尤其是有電弧的情況）短路故障與正常運(yùn)行電流的區(qū)分，以及框架保護(hù)的選擇性問題。

關(guān)鍵詞：地鐵直流保護(hù)

0引言

在我國，地鐵是城市公共交通的重點(diǎn)發(fā)展方向，設(shè)備國產(chǎn)化又是發(fā)展的主要原則。在地鐵直流供電繼電保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)，國產(chǎn)保護(hù)設(shè)備還處于起步階段，目前，國內(nèi)主要城市的地鐵直流保護(hù)設(shè)備均來自國外，例如廣州地鐵二號線選用的是德國Siemens公司的DPU96，武漢輕軌選用的是瑞士sechron公司的SEPCOS。通過對部分國外產(chǎn)品的研究，筆者認(rèn)為，直流保護(hù)設(shè)備的原理并不是十分復(fù)雜，功能實(shí)現(xiàn)在理論上也沒有任何障礙，希望通過本文的拋磚引玉，在將來的不久，能夠看到國產(chǎn)的直流保護(hù)設(shè)備在我國甚至國際市場成為主流。

1一次系統(tǒng)簡介

圖1顯示了一個(gè)典型的牽引變電所的電氣主接線圖，該所將主變電所來的交流高電壓（典型值：33kV）經(jīng)整流機(jī)組（包括變壓器及整流器）降壓、整流為直流1500V，再經(jīng)直流開關(guān)柜向接觸網(wǎng)供電。我國上海和廣州地鐵的直流牽引供電系統(tǒng)均是如此，北京地鐵采用的是第三軌受流器（上海和廣州地鐵則是架空接觸網(wǎng)），其饋電電壓為750V。由于750V饋電電壓供電距離短、雜散電流大，現(xiàn)在多采用1500V。圖2顯示的是采用雙邊供電的上行接觸網(wǎng)的分區(qū)段示意圖（下行亦相同），一個(gè)供電區(qū)由相鄰的2個(gè)牽引變電所同時(shí)供電，這種雙邊供電的方式提高了供電的可靠性，同時(shí)分區(qū)段的方式使故障被隔離在某個(gè)區(qū)段以內(nèi)，而不致影響其它供電區(qū)段，因而被廣泛采用。本文中所討論的保護(hù)原理均基于1500V架空接觸網(wǎng)雙邊供電方式。

圖1典型牽引變電所電氣主接線參考圖

圖2雙邊供電接觸網(wǎng)分區(qū)段示意圖

圖3短路電流與列車運(yùn)行電流示意圖

2牽引變電所內(nèi)直流保護(hù)的配置

牽引變電所內(nèi)的直流保護(hù)系統(tǒng)必須在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)快速、準(zhǔn)確地切除故障，同時(shí)又要避免列車正常運(yùn)行時(shí)一些電氣參數(shù)的變化引起保護(hù)裝置誤跳閘。后備保護(hù)的存在增加了故障切除的可靠性，同時(shí)也增加了與主保護(hù)配合的難度，所以保護(hù)的配置也不宜過多。不同的牽引變電所其電氣特性不同，運(yùn)行要求不同，所以保護(hù)裝置的整定值不同，甚至保護(hù)的配置亦不相同。通常，牽引變電所內(nèi)的直流保護(hù)安裝于開關(guān)柜中，其可能的配置如下：

A．饋線柜（圖1中對應(yīng)211，212，213，214開關(guān)柜）：

a．大電流脫扣保護(hù)（over-currentprotection）；

b．電流上升率保護(hù)（di/dtprotection）；

c．定時(shí)限過流保護(hù)（definite-timeover-currentprotection）；

d．低電壓保護(hù)（under-voltageprotection）；

e．雙邊聯(lián)跳保護(hù)（transferintertripprotection）；

f．接觸網(wǎng)熱過負(fù)荷保護(hù)（cablethermaloverloadprotection）；

g．自動(dòng)重合閘（automaticre-closure）。

B．進(jìn)線柜（圖1中對應(yīng)201，202開關(guān)柜）：

a．大電流脫扣保護(hù)（over-currentprotection）；

b．逆流保護(hù)（reversecurrentprotection）。

C．負(fù)極柜：

a．框架保護(hù)（framefaultprotection）。

D.軌道電壓限制裝置

a.軌道電壓限制保護(hù)

3主要保護(hù)的原理

牽引變電所內(nèi)的直流系統(tǒng)的故障形式主要有：短路故障，過負(fù)荷故障，過壓故障等等，最常見的也是危害最大的是短路故障。從本質(zhì)上講，短路故障有兩種類型，一種是正極對負(fù)極短路，另一種是正極對大地短路。所內(nèi)配置的多數(shù)保護(hù)都是為了切除前一種故障，框架保護(hù)則是為了切除后一種故障。

對于前一種故障，多數(shù)是由于架空接觸網(wǎng)對鋼軌短路所引起的，短路點(diǎn)離牽引變電所的距離決定了短路電流的大小。遠(yuǎn)端短路故障電流的峰值與列車啟動(dòng)時(shí)的電流峰值相近，甚至小于該電流，所以，遠(yuǎn)端短路故障電流與列車啟動(dòng)電流的區(qū)分，是牽引變電所直流保護(hù)的難點(diǎn)。另外，列車受電弓過接觸網(wǎng)分段時(shí)，也會(huì)有一個(gè)峰值較高的電流出現(xiàn)。