地鐵DC1500V牽引供電故障下的供電系統(tǒng)調(diào)整

凡濤

摘 要：本文結(jié)合無錫地鐵既有線DC1500V供電的事故案例及經(jīng)驗，總結(jié)、分析直流開關(guān)繼電保護跳閘故障時的供電系統(tǒng)調(diào)整，和地鐵供電人一起分享，希望可以和大家一起努力提高地鐵供電管理的效率，減少供電設(shè)備故障對地鐵運行造成的影響。

關(guān)鍵詞：牽引供電 直流開關(guān)跳閘 繼電保護 故障影響 供電系統(tǒng)調(diào)整

因天氣、高架區(qū)段異物侵限、設(shè)備絕緣老化等多種不可控因素的影響，在地鐵日常運營過程常有發(fā)生直流開關(guān)保護跳閘的事故案例，對于各種類型的故障及采集到的信息，地鐵調(diào)度人員應(yīng)不斷總結(jié)求真，根據(jù)經(jīng)驗教訓來制定相應(yīng)的應(yīng)急預案，才能縮短直流供電設(shè)備故障對地鐵運營的影響。

一、直流牽引系統(tǒng)供電方式

無錫地鐵1號線一座牽引所內(nèi)設(shè)兩臺并列運行的整流機組，而且相鄰牽引所的整流機組掛接在不同側(cè)的35KV母排上面。（如圖1所示）

二、整流機組故障時繼電保護動作及供電調(diào)整

1.整流機組設(shè)置的主要保護有：

電流速斷保護：可以保證用最短的動作時限，在保護范圍內(nèi)的供電系統(tǒng)發(fā)生了嚴重的短路故障時，快速準確的把故障點切除，最大限度保證其他供電設(shè)備的正常運行。

零序過流保護：測量的是零序電流分量，在不對稱接地短路中，整流機組進線端的交流三項零序電流不為零。特別注意的是此保護只有在不對稱接地短路故障發(fā)生時才會動作。

2.整流機組故障繼電保護動作狀態(tài)：

開關(guān)動作情況：造成整流機組進線端121、123開關(guān)跳閘，聯(lián)跳整流機組饋線端直流進線201、202開關(guān)。

3.故障影響及供電調(diào)整：

故障影響：整流機組故障后，其繼電保護動作使整流機組退出運行，正線由雙邊供電改為相鄰牽混所通過故障所的直流1500V母排構(gòu)成大雙邊供電，除造成列車網(wǎng)壓波動之外，對正線的列車運營基本沒有影響。

供電調(diào)整：拉開故障所整流機組進線端1211、1231刀閘，將整流機組改為冷備用狀態(tài)，維持當前大雙邊供電狀態(tài)至運營結(jié)束后做進一步處理。

三、直流進線端故障時繼電保護動作及供電調(diào)整

1.直流進線端設(shè)置的主要保護有：

大電流脫扣保護：通過實時測量流經(jīng)斷路器的直流電流，當接地故障發(fā)生一瞬間會產(chǎn)生一個大電流，當這個短路電流值超過大電流脫扣的整定值時造成斷路器跳閘。

逆流保護：整流器內(nèi)部短路造成設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)低電位，直流正母排對該故障點產(chǎn)生電勢差導致逆向電流的產(chǎn)生。逆流保護裝置安裝后可以有效的防止因逆流而造成事故進一步擴大，避免對正線行車造成影響。

2.直流進線端故障繼電保護動作狀態(tài)：

開關(guān)動作情況：故障造成了直流進線201開關(guān)跳閘，從而聯(lián)跳了整流機組35KV側(cè)交流進線121開關(guān)。

3.故障影響及供電調(diào)整：

故障影響：一個直流進線開關(guān)故障跳閘后，聯(lián)跳其對應(yīng)的35KV側(cè)交流進線開關(guān)，導致一臺整流機組退出運行，由本所另外一臺整流機組帶全所牽引負荷，正線接觸軌維持雙邊供電。

供電調(diào)整：拉開交流進線端1211刀閘，將跳閘整流機組改為冷備用狀態(tài)。經(jīng)運營方試驗結(jié)果知曉，一臺整流機組的額定功率完全可以負擔無錫地鐵6分鐘間隔時的列車牽引功耗，所以可以維持當前供電狀態(tài)直運營結(jié)束后做進一步處理。

四、直流饋線端故障時繼電保護動作及供電調(diào)整

1.直流饋線斷設(shè)置的主要保護有：

di/dt+ΔI增量保護：DDL保護可以實時監(jiān)控電流變化的走向和趨勢，它被設(shè)計通過分析△I（電流增量），t（電流增加持續(xù)的時間）和di/dt（電流上升率），來實現(xiàn)檢測遠距離短路故障的目的，大電流脫扣的整定值大于其故障電流整定值。

雙邊聯(lián)跳保護：這是直流1500V供電系統(tǒng)所獨有的一種保護，因為無錫地鐵采用的是接觸軌雙邊供電方式，如果接觸軌發(fā)生短路故障或EP-2框架保護動作那么接觸軌兩端的斷路器應(yīng)該都被跳閘。因此采用向保護動作的對側(cè)斷路器發(fā)出聯(lián)跳信號的方式來保證跳閘的快速性和可靠性。

框架泄露保護：這是為了避免設(shè)備內(nèi)部絕緣性能降低造成事故而設(shè)置，其中包含了電流框架保護（EP-1/EP-2）和電壓框架保護。電流框架保護測量的是設(shè)備外殼對接地端（即直流供電系統(tǒng)的接地極）的泄漏電流數(shù)值，電壓框架保護測量的是設(shè)備外殼與鋼軌（即直流供電系統(tǒng)負極）間的電壓數(shù)值。

2.直流饋線端di/dt+ΔI保護動作狀態(tài)

故障影響：直接導致故障所211開關(guān)跳閘，相鄰所213開關(guān)被聯(lián)跳，造成上行線的一個供電分區(qū)失電，會影響該供電分區(qū)內(nèi)的列車運行。

供電調(diào)整：在失電供電分區(qū)列車休眠或收靴后進行試送電操作，視試送電的結(jié)果調(diào)整相應(yīng)的供電方式。若為瞬時接地故障，跳閘兩端開關(guān)均試送成功，恢復正常雙邊供電方式；若跳閘導致一個斷路器故障，則恢復另一邊的斷路器帶電，調(diào)整失電供電分區(qū)為單邊供電方式；若跳閘兩端開關(guān)均試送失敗，將失電供電分區(qū)隔離并掛接地線準備實行搶修作業(yè)。

3.直流饋線端EP-2保護動作狀態(tài)：

受篇幅限制，此處僅舉EP-2保護動作一例說明框架保護動作時的處理辦法。

故障影響：故障所35KV交流進線121、123開關(guān)跳閘，1500V直流進線201、202開關(guān)跳閘，1500V直流饋線211、212、213、214開關(guān)跳閘，聯(lián)跳前端所213、214開關(guān)，聯(lián)跳后端所211、212開關(guān)。導致故障所相鄰的四個供電分區(qū)失電，影響正線列車的運行。

供電調(diào)整：在值守值班員就地將聯(lián)跳信號切除后，合上相鄰所的被聯(lián)跳1500V直流開關(guān)，調(diào)整失電供電分區(qū)為大雙邊供電；拉開故障所35KV1211、1231刀閘，將兩臺整流機組改為冷備用狀態(tài)，直至運營結(jié)束后做進一步處理。需要注意的是，框架保護的聯(lián)跳信號是一種自保持的持續(xù)信號，在就地切除該聯(lián)跳信號的發(fā)送極或者接受極之前，被聯(lián)跳的斷路器會因為一直處于鎖閉狀態(tài)而無法操作。

五、結(jié)語

地鐵DC1500V牽引供電故障下的判斷與分析，是廣大地鐵供電管理人員必須掌握的技術(shù)，這些技術(shù)是通過保護裝置跳閘時提供的故障報文及現(xiàn)場現(xiàn)象反饋等各種信息等不斷的積累、總結(jié)而得到的經(jīng)驗，這些經(jīng)驗?zāi)軒椭╇妼I(yè)搶修人員快速的找到故障點，及時切除故障點，縮短故障影響時間，保證地鐵低壓供電的持續(xù)、可靠運行。