一種特殊牽引所主接線(xiàn)形式的工程應(yīng)用

劉海鵬 桑梓杰

摘 要：城市軌道交通牽引所采用二套整流機(jī)組+一套雙向變流器的組合以及直流母線(xiàn)采用單母線(xiàn)分段的主接線(xiàn)形式為國(guó)內(nèi)首次采用。本文對(duì)彭家莊站牽引所的主接線(xiàn)形式進(jìn)行介紹，對(duì)此種主接線(xiàn)下的區(qū)別于常規(guī)牽引所的框架保護(hù)配置、直流母線(xiàn)配置以及雙邊聯(lián)跳回路進(jìn)行了簡(jiǎn)述，對(duì)主接線(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了探討，最后對(duì)此種主接線(xiàn)形式進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;供電系統(tǒng);主接線(xiàn);框架保護(hù)

0 引言

濟(jì)南軌道交通R2線(xiàn)末端站彭家莊站設(shè)有牽引所，與彭家莊牽引所相鄰的牽引所為烈士陵園牽引所，兩座牽引所間距約4.5km。如彭家莊站牽引所退出運(yùn)行，由相鄰的烈士陵園站牽引所單邊供電至線(xiàn)路末端，供電距離太長(zhǎng)，不能滿(mǎn)足牽引供電的要求。所以彭家莊牽引所需采取一種特殊的主接線(xiàn)及保護(hù)配置方案以盡量保證彭家莊站牽引所不退出運(yùn)行。

1 主接線(xiàn)形式

彭家莊站牽引所設(shè)了兩套整流機(jī)組加一套雙向變流器的組合形式，同時(shí)直流正母線(xiàn)也進(jìn)行了單母線(xiàn)分段，如圖1。兩套整流機(jī)組均接于II段35kV母線(xiàn)，雙向變流器接于I段35kV母線(xiàn);1#整流機(jī)組和雙向變流器接至I段直流母線(xiàn)，2#整流機(jī)組接至II段直流母線(xiàn)，直流正極母聯(lián)開(kāi)關(guān)設(shè)兩臺(tái)斷路器。

整流機(jī)組及雙向變流器的工作模式如下：正常運(yùn)行時(shí)，兩套整流機(jī)組給直流母線(xiàn)供電，兩臺(tái)母聯(lián)斷路器均合閘，雙向變流器采用逆變模式;當(dāng)一套整流機(jī)組退出時(shí)，另外一套整流機(jī)組正常運(yùn)行，雙向變流器采用逆變模式;當(dāng)兩套整流機(jī)組全退出時(shí)，雙向變流器切換為整流模式。

2 框架保護(hù)方案配置

常規(guī)變電所一般設(shè)置3套框架保護(hù)裝置（一套為整流機(jī)組、一套為直流母線(xiàn)、一套為再生能吸收裝置），為了盡量降低彭家莊站牽引所退出的可能性，本所框架保護(hù)方案選用6套。

6套框架泄漏保護(hù)配置方案如圖1中虛線(xiàn)框所示：1#整流器、2#整流器、雙向變流器、正極I段設(shè)備、正極II段設(shè)備、負(fù)極柜。這6組直流設(shè)備均獨(dú)立絕緣安裝。設(shè)置6套框架泄漏保護(hù)的目的是為了降低發(fā)生直流設(shè)備碰殼時(shí)全所退出的可能性。

當(dāng)直流正極碰設(shè)備外殼發(fā)生電流型框架保護(hù)動(dòng)作時(shí)，電流元件內(nèi)電流流向?yàn)椋赫龢O—外殼—電流元件—地—OVPD—鋼軌-回流電纜—負(fù)極;當(dāng)直流負(fù)極碰設(shè)備外殼發(fā)生電流型框架保護(hù)動(dòng)作時(shí)，電流元件內(nèi)電流流向?yàn)椋赫龢O—接觸網(wǎng)—機(jī)車(chē)—軌地間泄漏電阻—地—電流元件—外殼—負(fù)極。由此可見(jiàn)在發(fā)生正極碰殼及負(fù)極碰殼時(shí)電流元件的電流流向是相反的。如果定義正極碰殼時(shí)電流元件電流流向?yàn)檎?，那么?fù)極碰殼電流元件流過(guò)的電流則為反向。

發(fā)生負(fù)極碰殼框架泄漏時(shí)，即使本所直流進(jìn)線(xiàn)斷路器、直流饋線(xiàn)斷路器、35kV側(cè)斷路器、鄰所直流饋線(xiàn)斷路器都跳閘后，這種故障也不能被隔離。因?yàn)槿€(xiàn)的負(fù)極都是通過(guò)鋼軌連在一起的，泄漏到地中的雜散電流會(huì)在此處流過(guò)。直流設(shè)備內(nèi)的負(fù)極與鋼軌之間沒(méi)有開(kāi)關(guān)，無(wú)法將此雜散電流截?cái)唷?/p>

當(dāng)發(fā)生負(fù)極碰殼時(shí)，此種故障與鋼軌電位限制裝置閉合是一樣的，是可以正常行車(chē)的，只是此處的框架電流（雜散電流）較大，而且無(wú)論本所及鄰所斷路器是否跳閘，此電流一直存在，靠開(kāi)關(guān)的分閘無(wú)法解決此問(wèn)題，所以，這種情況下斷路器跳閘并不能解決問(wèn)題，只能派人去現(xiàn)場(chǎng)處理，對(duì)于此種情況下的框架跳閘僅設(shè)置為報(bào)警，不再聯(lián)跳相關(guān)開(kāi)關(guān)。

根據(jù)以上分析，1#整流器、2#整流器、雙向變流器中均包含有正極和負(fù)極母排，直流設(shè)備（正極I段設(shè)備、正極II段設(shè)備）為斷路器柜，往往也設(shè)有負(fù)母排，用于電壓測(cè)量，所以也包含正極和負(fù)極母排，因此均需考慮正極碰殼與負(fù)極碰殼兩種情況;負(fù)極柜中僅有負(fù)母排，僅需考慮負(fù)極碰殼的情況。

所以，這6套框架泄漏保護(hù)中的電流保護(hù)應(yīng)按以下方式設(shè)置：

（1）1#整流器的電流保護(hù)按電流正向跳閘（跳201、321）、電流反向報(bào)警。

（2）2#整流器的電流保護(hù)按電流正向跳閘（跳202、322）、電流反向報(bào)警。

（3）雙向變流器的電流保護(hù)按電流正向跳閘（跳203、311）、電流反向報(bào)警。

（4）正極I段設(shè)備的電流保護(hù)按電流正向跳閘（跳201、203、211、221、200A、200B、311、321、臨所斷路器）、電流反向報(bào)警。

（5）正極II段設(shè)備的電流保護(hù)按電流正向跳閘（跳202、231、241、200A、200B、322、臨所斷路器）、電流反向報(bào)警。

（6）負(fù)極柜的電流保護(hù)按電流正向和電流反向都報(bào)警（負(fù)極柜不會(huì)出現(xiàn)正向電流）。

3 直流母線(xiàn)及雙邊聯(lián)跳回路

由于彭家莊牽引所的重要性，避免發(fā)生框架電流型保護(hù)動(dòng)作時(shí)將整個(gè)直流母線(xiàn)設(shè)備退出的可能性，采用了直流母線(xiàn)單母線(xiàn)分段的形式。在直流母線(xiàn)I段、II段分別設(shè)置母聯(lián)斷路器，此目的是為了當(dāng)直流I段母線(xiàn)發(fā)生框架動(dòng)作時(shí)將所有電源點(diǎn)切除，因此需要聯(lián)跳直流II段對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)（此時(shí)直流I段母線(xiàn)與直流II段母線(xiàn)的關(guān)系等同于常規(guī)牽引所直流母線(xiàn)與臨所直流母線(xiàn)的關(guān)系），因此需要在直流II段設(shè)置母聯(lián)斷路器，同理當(dāng)直流II段母線(xiàn)發(fā)生框架動(dòng)作時(shí)也需要在直流I段設(shè)置母聯(lián)斷路器。

由于彭家莊站為線(xiàn)路末端站，按照正常配置僅需要設(shè)置兩臺(tái)直流饋線(xiàn)柜即可，為了避免框架保護(hù)動(dòng)作后將直流饋線(xiàn)退出的可能性，主接線(xiàn)按照4路直流饋線(xiàn)進(jìn)行配置，并且增加了接觸網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)2113及2124。當(dāng)I段框架保護(hù)動(dòng)作退出I段的直流饋線(xiàn)時(shí)，可以通過(guò)II段直流母線(xiàn)經(jīng)II段的直流饋線(xiàn)柜供電（接觸網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)2113、2124合閘）。

由于直流母線(xiàn)采用的分段，并且框架分別動(dòng)作的形式，因此變電所土建布置時(shí)也將直流柜I段II段分開(kāi)布置，母聯(lián)斷路器柜221及231之間采用電纜連接。

由于常規(guī)牽引所不存在231（241）斷路器與烈士陵園213（214）斷路器同時(shí)給供電臂供電的工況，所以不存在雙邊聯(lián)跳回路，但是由于彭家莊站直流單母線(xiàn)的分段存在以上供電的工況（直流I段設(shè)備退出時(shí)，由直流II段斷路器及臨站相關(guān)斷路器共同給區(qū)間供電），因此需要考慮以上斷路器相互之間的聯(lián)跳回路。具體見(jiàn)圖2。