地鐵直流1500v供電系統(tǒng)保護(hù)

1、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(kāi)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(guò)流保護(hù)、低電壓保護(hù)、雙邊聯(lián)跳保護(hù)、接觸網(wǎng)熱過(guò)負(fù)荷保護(hù)、框架保護(hù)等。最后，對(duì)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(wèn)題。關(guān)鍵詞：地鐵直流保

2、護(hù)0引言引言在我國(guó)，地鐵是城市公共交通的重點(diǎn)發(fā)展方向，設(shè)備國(guó)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(guó)產(chǎn)保護(hù)設(shè)備還處于起步階段，目前，國(guó)內(nèi)主要城市的地鐵直流保護(hù)設(shè)備均來(lái)自國(guó)外，例如廣州地鐵二號(hào)線選用的是德國(guó)Siemens公司的DPU96，武漢輕軌選用的是瑞士sechron公司的SEPCOS。通過(guò)對(duì)部分國(guó)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(méi)有任何障礙，希望通過(guò)本文的拋磚引玉，在將來(lái)的

3、不久，能夠看到國(guó)產(chǎn)的直流保護(hù)設(shè)備在我國(guó)甚至國(guó)際市場(chǎng)成為主流。1一次系統(tǒng)簡(jiǎn)介一次系統(tǒng)簡(jiǎn)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(lái)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(kāi)關(guān)柜向接觸網(wǎng)供電。我國(guó)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

4、，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b逆流保護(hù)（reversecurrentprotection）。C負(fù)極柜：a框架保護(hù)（fr

5、amefaultprotection）。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(guò)負(fù)荷故障，過(guò)壓故障等等，最常見(jiàn)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(duì)負(fù)極短路，另一種是正極對(duì)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(duì)于前一種故障，多數(shù)是由于架空接觸網(wǎng)對(duì)鋼軌短路所引起的，短路點(diǎn)離牽引

6、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(guò)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)。圖3是典型的近、遠(yuǎn)端故障電流與列車受電弓過(guò)接觸網(wǎng)分段時(shí)的電流時(shí)間特性示意圖。以下介紹牽引變電所內(nèi)的主要的直流保護(hù)的工作原理：3.13.1大電流脫扣保護(hù)大電流脫扣保護(hù)主保護(hù)，與交流保護(hù)中的速斷保護(hù)類似，用以快

7、速切除金屬性近端短路故障。這種保護(hù)是直流斷路器內(nèi)設(shè)置的固有保護(hù)，沒(méi)有延時(shí)性，它通過(guò)斷路器內(nèi)設(shè)置的脫扣器實(shí)現(xiàn)。當(dāng)通過(guò)斷路器的電流超過(guò)整定值時(shí)，脫扣器馬上動(dòng)作，使斷路器跳閘。一般來(lái)說(shuō)，該保護(hù)的整定值要通過(guò)計(jì)算和短路試驗(yàn)得出，整定值要比最大負(fù)荷下列車正常啟動(dòng)的電流大，也要比最大短路電流小。3.23.2電流上升率保護(hù)電流上升率保護(hù)廣泛使用的中遠(yuǎn)端短路主保護(hù)，它在多數(shù)情況下能正確區(qū)分列車正常運(yùn)行電流和中遠(yuǎn)端短路電流，主要用于切除大電流脫扣保護(hù)不能