直流牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)配置及整定的分析和研究

王喜燕　潘秋萍

【摘 要】城市軌道交通設(shè)備在實(shí)際的運(yùn)行過程中對(duì)于直流牽引力供電系統(tǒng)的依賴程度非常高，客觀地決定了做好這種系統(tǒng)相關(guān)研究工作的重要性。直流牽引供電系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，使用中可能會(huì)遇到各種客觀存在因素的影響。因此，技術(shù)人員需要采取有效的方式增強(qiáng)機(jī)電保護(hù)配置的實(shí)際作用效果，并對(duì)這種裝置的整體過程進(jìn)行深入地分析，提高系統(tǒng)運(yùn)行的整體效率。本文通過對(duì)直流牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)配置及整定的分析和研究，為相關(guān)的研究工作帶來了可靠的參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】軌道交通設(shè)備；直流牽引供電系統(tǒng)；繼電保護(hù)配置

在城市軌道運(yùn)行的過程中，為了減少相關(guān)存在因素的影響，增強(qiáng)系統(tǒng)工作的安全可靠性，技術(shù)人員采取有效的方式布置直流牽引供電系統(tǒng)。這種系統(tǒng)處于正常的工作狀態(tài)時(shí)，需要充分發(fā)揮出繼電保護(hù)配置的相關(guān)作用，保證供電系統(tǒng)的安全性能不受影響。只有充分了解和掌握繼電保護(hù)配置及整定的工作原理，才能更好地認(rèn)識(shí)直流牽引供電系統(tǒng)從而為相關(guān)問題的有效解決提供可靠的參考依據(jù)。

1 繼電保護(hù)配置中的直流饋線保護(hù)分析和研究

1.1 直流饋線保護(hù)

在直流牽引供電系統(tǒng)工作的過程中，選擇合理的直流饋線保護(hù)方式，對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行的高效性起著重要的保障作用。目前直流高速開關(guān)應(yīng)用中大體采用的是脫扣保護(hù)的方式，對(duì)應(yīng)的斷路器沒有延時(shí)性，分閘時(shí)間也需要控制在合理的范圍內(nèi)。在脫扣器的作用下，斷路器能夠在較短的時(shí)間內(nèi)跳閘，避免了金屬性短路故障現(xiàn)象的出現(xiàn)。

為了保證直流饋線保護(hù)方式的合理性，整定范圍應(yīng)該符合相關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)的具體要求。一般情況下，整定范圍內(nèi)的電流應(yīng)該大于最大負(fù)荷下列車正常啟動(dòng)時(shí)的電流，但不應(yīng)該超過近端的最大短路電流。在電流脫扣保護(hù)方式的影響下，機(jī)車的定值最大不超過5kA。同時(shí)，采用單邊供電的模式時(shí)，整定值應(yīng)該小于末端電弧性短路故障電流，具體電流值的大小需要采用科學(xué)的計(jì)算方法獲取。

當(dāng)采用的是DPU-96的保護(hù)方式時(shí)，應(yīng)該制定出具體的電流上升率保護(hù)形式。這種保護(hù)模式主要適用于遠(yuǎn)端接觸網(wǎng)短路故障的保護(hù)。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)發(fā)生故障時(shí)，內(nèi)部的斷路器無法發(fā)揮出對(duì)應(yīng)的保護(hù)作用，主要在于此時(shí)直線饋線流過的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于短路電流。對(duì)于這種現(xiàn)象，相關(guān)的規(guī)范條例有著明確的整定要求。這些要求主要包括：（1）當(dāng)機(jī)車處于啟動(dòng)的狀態(tài)時(shí)，與之相關(guān)的接觸網(wǎng)過分段產(chǎn)生的電流變化率應(yīng)該小于此時(shí)饋線上流過的電流；（2）末端饋線產(chǎn)生的電流變化率應(yīng)該保持在直流饋線設(shè)計(jì)方案要求的范圍內(nèi)。這些不同方面的額定要求，對(duì)于直流饋線保護(hù)產(chǎn)生了積極的影響，完善了相關(guān)系統(tǒng)的服務(wù)功能。

1.2 相關(guān)的配置和整定要求

為了保護(hù)接觸網(wǎng)饋線，技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)電流質(zhì)量和上升率進(jìn)行有效地保護(hù)。這種保護(hù)方式在實(shí)際的應(yīng)用中具有一定的特殊性，主要適用于接觸網(wǎng)饋線的主保護(hù)方式。當(dāng)機(jī)車啟動(dòng)時(shí)，采用電流質(zhì)增量和上升率的保護(hù)方式，可以對(duì)遠(yuǎn)端短路故障進(jìn)行及時(shí)地排除。此時(shí)的故障發(fā)生率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)下的負(fù)荷電流上升率，對(duì)于供電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性起著重要的保障作用。在靜態(tài)電流保護(hù)功能和相關(guān)原則的要求下，整定要求為：大電流脫扣保護(hù)整定值應(yīng)該小于對(duì)應(yīng)的靜態(tài)電流，此時(shí)的返回系數(shù)約為82%。在定時(shí)限過電流保護(hù)和相關(guān)原則的要求下，整定值必須小于線路末端接觸網(wǎng)與接地線發(fā)生的最小短路電流，對(duì)應(yīng)的車輛啟動(dòng)時(shí)間必要小于定時(shí)限過電流作用與直流饋線保護(hù)的時(shí)間。

2 繼電保護(hù)配置中的鋼軌過電壓保護(hù)分析和研究

在直流牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)配置中，鋼軌過電壓保護(hù)方式在實(shí)際的應(yīng)用中取得了良好的作用效果。這種保護(hù)裝置主要設(shè)置在大地和鋼軌之間，并配有相關(guān)的絕緣裝置。當(dāng)采用大雙邊供電時(shí)，牽引電流流過軌道將會(huì)產(chǎn)生電壓降，使得軌道的對(duì)地電位逐漸的升高，影響了鋼軌的安全性能。為了保證機(jī)車和乘客的安全，技術(shù)人員應(yīng)該采取有效的方式限制相關(guān)裝置的整定，明確接觸高電壓的具體值。一般情況下，人體自身的耐受電壓最大值時(shí)衡量鋼軌接觸電壓設(shè)置是否合理的重要參考依據(jù)，最大值不應(yīng)該超過70V，對(duì)應(yīng)的安全電壓允許值最大不超過100V。同時(shí)，為了保證乘客安全，技術(shù)人員也需要對(duì)系統(tǒng)內(nèi)繼電保護(hù)配置作用下的人體耐受時(shí)間進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算。此時(shí)的整定要求為：動(dòng)作時(shí)限保持在1s，對(duì)應(yīng)的電壓為90V以上；電壓擋位值非常高時(shí)，需要將避雷裝置設(shè)置在負(fù)母線旁邊。

3 繼電保護(hù)配置中的框架泄漏保護(hù)分析和研究

為了避免直流設(shè)備與大地相連時(shí)短路故障的發(fā)生，技術(shù)人員需要對(duì)接觸網(wǎng)相關(guān)的裝置進(jìn)行必要地保護(hù)。在設(shè)置保護(hù)裝置的過程中，需要遵循的整定原則為：（1）系統(tǒng)運(yùn)行中電壓框架作用下的保護(hù)定值，必須滿足相關(guān)設(shè)計(jì)方案的具體要求，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該與軌道電位的限制裝置保持高度的一致性；（2）對(duì)于電壓框架保護(hù)下的電壓值和時(shí)間，結(jié)合相關(guān)設(shè)備具體工作的要求，應(yīng)該小于軌道電位限制裝置的對(duì)應(yīng)參數(shù)；（3）根據(jù)電流型有關(guān)定值和時(shí)間的要求，由于電流元件本身具有一定的絕緣效果，需要技術(shù)人員選擇合適的故障定位點(diǎn)，設(shè)置符合直流供電系統(tǒng)要求的斷路器跳閘；（4）當(dāng)電流元件的靈敏度過高時(shí)，為了達(dá)到供電系統(tǒng)的具體要求，可以對(duì)定值進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，最大的定值電流不超過85A。

4 結(jié)束語

相對(duì)一般的交通工具，城市軌道交通的供電系統(tǒng)非常復(fù)雜，對(duì)于不同設(shè)備的安全性能有著很高的要求。在軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)工作的過程中，可以實(shí)現(xiàn)不同形式的供電。像常見的單邊供電、大雙邊供電等。由于系統(tǒng)運(yùn)行中可能會(huì)受到相關(guān)存在因素的影響，容易使接觸網(wǎng)發(fā)生故障，導(dǎo)致全線的牽引變電所向短路點(diǎn)供電。這些方面的內(nèi)容，客觀地決定了技術(shù)人員應(yīng)該結(jié)合直流牽引的特點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)的整定計(jì)算，增強(qiáng)相關(guān)保護(hù)配置的實(shí)際作用效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]高云霞.直流牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算方法[J].電氣化鐵道，2011（04）.

[2]黃海浪.大連地鐵直流牽引供電系統(tǒng)保護(hù)配置及整定研究[J].城市軌道交通研究，2013（03）.

[3]王渤.多車直流牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)研究[D].南京理工大學(xué)，2010（05）.

[4]劉淑萍.高速鐵路牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)研究[D].西南交通大學(xué)，2015（03）.

[責(zé)任編輯：王偉平]