地鐵直流牽引供電系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)

范國榮

摘 要：地鐵直流牽引供電系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)的有效落實(shí)，一方面能夠降低短路或斷路故障出現(xiàn)的概率，使線路內(nèi)的電力設(shè)備得到保障，避免出現(xiàn)較大的經(jīng)濟(jì)損害；另一方面，更憑借斷流器等裝置的利用，提升了供電系統(tǒng)運(yùn)行的可控性，使地鐵供電系統(tǒng)構(gòu)建的穩(wěn)定性與可靠性得到提升。本文基于地鐵直流牽引供電系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)展開分析，在明確保護(hù)與設(shè)計要求同時，期望為后續(xù)地鐵供電系統(tǒng)的構(gòu)建提供良好參照。

關(guān)鍵詞：地鐵工程；直流牽引；供電系統(tǒng)；饋線保護(hù)技術(shù)

1 直流牽引供電系統(tǒng)饋線保護(hù)要求

地鐵直流牽引供電系統(tǒng)是地鐵車輛運(yùn)行信息傳輸與引導(dǎo)的前提，更是地鐵系統(tǒng)功能持續(xù)利用的基礎(chǔ)。根據(jù)已有直流牽引供電系統(tǒng)資料可知，其保護(hù)技術(shù)主要分為電流與電壓兩種方式，根據(jù)電網(wǎng)框架與作用的不同，保護(hù)方式的選擇也需要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。由此可見，在完整的直流牽引供電系統(tǒng)中，饋線保護(hù)方式不止一種，而從實(shí)際保護(hù)措施狀況可知，多數(shù)供電系統(tǒng)多采用電流為主而電壓為輔的保護(hù)措施。同樣，根據(jù)以往故障資料可知，直流牽引供電系統(tǒng)保護(hù)措施必須滿足過載電流保護(hù)裝置反應(yīng)靈敏，能夠及時隔絕故障隱患的要求，才能確保供電系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量不會受到影響，同時，還需要借助不同的供電方案與智能識別裝置，提升電網(wǎng)管理工作的可控能力。

2 直流牽引供電系統(tǒng)保護(hù)設(shè)計分析

地鐵直流牽引供電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該將電流保護(hù)作為核心，將電壓保護(hù)置于其次，并根據(jù)地鐵電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性要求提供適當(dāng)?shù)臄嗦菲餮b置，提供完善的備用電網(wǎng)系統(tǒng)，才能有效避免電力故障對供電系統(tǒng)的損害，使電力設(shè)備得到更全面的技術(shù)保障。在此期間，直流牽引供電系統(tǒng)保護(hù)設(shè)計工作應(yīng)著重分析電力系統(tǒng)可能潛在的風(fēng)險，并借助饋線措施判斷常出現(xiàn)的故障部位與可能造成的功能性損害，才能確保斷路器設(shè)置準(zhǔn)確，能夠在檢測到過載電流的時迅速斷開電力回流，以此避免電力設(shè)備受過載電流影響，出現(xiàn)損壞或事故風(fēng)險。同時在設(shè)置整流回路斷流器與直流饋線斷流器過程中，還需要根據(jù)兩種設(shè)備不同原理與作用進(jìn)行深入分析，以避免安裝錯誤的情況出現(xiàn)，影響地鐵供電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

首先，在地鐵系統(tǒng)運(yùn)行過程中，若出現(xiàn)供電系統(tǒng)跳閘的狀況，則地鐵測量在經(jīng)過接觸網(wǎng)分段時便極易受沖擊電流作用產(chǎn)生額外電流，使電網(wǎng)系統(tǒng)電壓增加，如此便降低了斷流器工作的質(zhì)量。所以，在地鐵直流牽引供電系統(tǒng)保護(hù)設(shè)計工作中，必須盡量提供系統(tǒng)保護(hù)措施，并加強(qiáng)電網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)控水準(zhǔn)，以此避免系統(tǒng)跳閘問題的出現(xiàn)。

其次，在供電系統(tǒng)保護(hù)期間，設(shè)計者應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境分析可能潛在的風(fēng)險，并借助有機(jī)聯(lián)系消除直流系統(tǒng)中可能出現(xiàn)短路的風(fēng)險，才能避免過載電流等隱患出現(xiàn)，使供電系統(tǒng)運(yùn)行得以保障。

最后，在常見故障位置，設(shè)計者應(yīng)根據(jù)故障問題選擇適宜的保護(hù)措施，確保直流供電系統(tǒng)不會受到外界環(huán)境等因素的影響，才能進(jìn)一步確保地鐵電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定，避免對地鐵管理部門帶來經(jīng)濟(jì)損失。

3 直流牽引供電系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)分析

3.1 大電流脫扣保護(hù)技術(shù)

根據(jù)地鐵直流牽引供電系統(tǒng)故障資勞可知，短路電流問題在系統(tǒng)中發(fā)生頻率最高，并且潛在危害與傷害也最大，若不及時加以隔離保護(hù)，則勢必會嚴(yán)重?fù)p傷電力設(shè)備，甚至直接影響地鐵功能體系的正常使用。故而，在饋線保護(hù)時首先便要避免短路故障出現(xiàn)，而大電流脫扣保護(hù)裝置便是借助斷路器效應(yīng)隔絕保護(hù)措施的一種手段。根據(jù)脫扣保護(hù)技術(shù)原理可知，當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生短路等其他故障時，斷路器感應(yīng)到大電流會自動跳閘，以此中斷線路供電，避免對饋線造成損害。另外，從以往直流牽引供電系統(tǒng)故障來看，當(dāng)直流斷路器檢測到線路瞬時電流大于額定要求時，能夠在短時間內(nèi)將線路系統(tǒng)電流截斷，并及時將線路轉(zhuǎn)為備用系統(tǒng)，以此保障地鐵工作正常開展，如此也同樣鞏固了供電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.2 過流保護(hù)措施

直流饋線保護(hù)系統(tǒng)根據(jù)過流保護(hù)動作的時間可以分為無延時過流保護(hù)和延時過流保護(hù)，兩者最大的區(qū)別就是有沒有設(shè)定動作延時值。無延時過流保護(hù)不設(shè)定動作延時值，其基本作用原理和大電流脫扣保護(hù)原理相似，一旦檢測到系統(tǒng)的電流高于運(yùn)行時允許的定值時，饋線開關(guān)立馬做出反應(yīng)。其整個的保護(hù)時間和反應(yīng)時間都較短。

延時過流保護(hù)的電流定值相對于無延時過流保護(hù)定值小，但其動作時限較長。一般情況下，延時過流保護(hù)應(yīng)滿足以下條件：i>idtm且t>T0，其中T0為延時定值。該種對饋線的保護(hù)措施實(shí)際上是保護(hù)控制單元預(yù)先確定的idtm和T0值。其中最為關(guān)鍵的就是對idtm的設(shè)置，一般情況下，可以采用分別設(shè)定idtm正負(fù)值的方式設(shè)定其值。用負(fù)值表示地鐵再生狀態(tài)時，由于供電系統(tǒng)發(fā)生短路故障而使饋線柜流過的反方向電流。從公式可以看出，當(dāng)供電系統(tǒng)內(nèi)的電流在規(guī)定的時間內(nèi)超過其允許的最大電流值時，繼電保護(hù)裝置就會立馬做出反應(yīng)，產(chǎn)生跳閘并清除故障。

3.3 電流上升率保護(hù)措施

電流上升率保護(hù)技術(shù)是地鐵直流牽引系統(tǒng)饋線保護(hù)技術(shù)的兩種最常用的保護(hù)技術(shù)之一。這種保護(hù)技術(shù)的啟動條件通常都設(shè)定為一個電流上升率值，當(dāng)進(jìn)入到其延時階段時就會產(chǎn)生保護(hù)動作。一般而言，電流上升率保護(hù)主要適用于遠(yuǎn)距離的非金屬性的短路故障。

根據(jù)保護(hù)措施特性可知，在地鐵運(yùn)行過程中，繼電保護(hù)裝置需要對電流的上升率進(jìn)行不間斷的檢測，但檢測的電流上升率大于設(shè)定的保護(hù)動作啟動值時，啟動保護(hù)動作。同時，需要注意的是，在延時階段內(nèi)的整個電流上升率都高于設(shè)定的保護(hù)動作啟動值時才能夠啟動保護(hù)動作，否則保護(hù)就要返回。

3.4 電流增量保護(hù)措施

電流增量保護(hù)技術(shù)是地鐵直流牽引系統(tǒng)饋線保護(hù)技術(shù)的另外一種常用的保護(hù)技術(shù)。這種保護(hù)技術(shù)和電流上升率保護(hù)一樣，啟動條件通常都設(shè)定為一個電流上升率值，當(dāng)進(jìn)入到其延時階段時就會產(chǎn)生保護(hù)動作。這種保護(hù)技術(shù)主要應(yīng)用于中近距離的非金屬性短路故障。

另外，使用該種饋線保護(hù)技術(shù)需要注意的是電流上升率保護(hù)措施啟動的同時電流增加率保護(hù)也進(jìn)入到了保護(hù)延時階段。其電流增加量的計算機(jī)準(zhǔn)應(yīng)該是電流增加量保護(hù)措施啟動時的電量，電流上升量必須在預(yù)先規(guī)定的延時時間內(nèi)始終高于基準(zhǔn)量才會啟動保護(hù)措施。

4 結(jié)束語

地鐵直流牽引供電系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)的有效落實(shí)，不但能夠為地鐵運(yùn)行提供更加穩(wěn)定且可靠的電力引導(dǎo)平臺，避免電網(wǎng)故障對設(shè)備造成難以預(yù)估的損害，同時憑借系統(tǒng)保護(hù)措施與智能化元件，更可以增強(qiáng)電力線路的可控性，由此保障電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量。故而，在論述地鐵直流牽引供電系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)期間，必須明確地鐵地鐵直流牽引供電系統(tǒng)常見問題與故障風(fēng)險，并提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)方案與斷路器裝置，才能為后續(xù)供電系統(tǒng)的正常使用提供全方面的技術(shù)保障。

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