地鐵直流牽引變電所范文

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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各開關柜的保護配置，并詳細闡述了主要保護的原理，如大電流脫扣保護、電流上升率保護、定時限過流保護、低電壓保護、雙邊聯跳保護、接觸網熱過負荷保護、框架保護等。最后，對于目前的保護原理中存在的不足之處，本文也做了分析，如多輛列車短時間內相繼啟動可能會造成保護誤動，小電流（尤其是有電弧的情況）短路故障與正常運行電流的區分，以及框架保護的選擇性問題。

關鍵詞：地鐵直流保護

0引言

在我國，地鐵是城市公共交通的重點發展方向，設備國產化又是發展的主要原則。在地鐵直流供電繼電保護領域內，國產保護設備還處于起步階段，目前，國內主要城市的地鐵直流保護設備均來自國外，例如廣州地鐵二號線選用的是德國Siemens公司的DPU96，武漢輕軌選用的是瑞士sechron公司的SEPCOS。通過對部分國外產品的研究，筆者認為，直流保護設備的原理并不是十分復雜，功能實現在理論上也沒有任何障礙，希望通過本文的拋磚引玉，在將來的不久，能夠看到國產的直流保護設備在我國甚至國際市場成為主流。

1一次系統簡介

圖1顯示了一個典型的牽引變電所的電氣主接線圖，該所將主變電所來的交流高電壓（典型值：33kV）經整流機組（包括變壓器及整流器）降壓、整流為直流1500V，再經直流開關柜向接觸網供電。我國上海和廣州地鐵的直流牽引供電系統均是如此，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），其饋電電壓為750V。由于750V饋電電壓供電距離短、雜散電流大，現在多采用1500V。圖2顯示的是采用雙邊供電的上行接觸網的分區段示意圖（下行亦相同），一個供電區由相鄰的2個牽引變電所同時供電，這種雙邊供電的方式提高了供電的可靠性，同時分區段的方式使故障被隔離在某個區段以內，而不致影響其它供電區段，因而被廣泛采用。本文中所討論的保護原理均基于1500V架空接觸網雙邊供電方式。

圖1典型牽引變電所電氣主接線參考圖

圖2雙邊供電接觸網分區段示意圖

圖3短路電流與列車運行電流示意圖

2牽引變電所內直流保護的配置

牽引變電所內的直流保護系統必須在系統發生故障時快速、準確地切除故障，同時又要避免列車正常運行時一些電氣參數的變化引起保護裝置誤跳閘。后備保護的存在增加了故障切除的可靠性，同時也增加了與主保護配合的難度，所以保護的配置也不宜過多。不同的牽引變電所其電氣特性不同，運行要求不同，所以保護裝置的整定值不同，甚至保護的配置亦不相同。通常，牽引變電所內的直流保護安裝于開關柜中，其可能的配置如下：

A．饋線柜（圖1中對應211，212，213，214開關柜）：

a．大電流脫扣保護（over-currentprotection）；

b．電流上升率保護（di/dtprotection）；

c．定時限過流保護（definite-timeover-currentprotection）；

d．低電壓保護（under-voltageprotection）；

e．雙邊聯跳保護（transferintertripprotection）；

f．接觸網熱過負荷保護（cablethermaloverloadprotection）；

g．自動重合閘（automaticre-closure）。

B．進線柜（圖1中對應201，202開關柜）：

a．大電流脫扣保護（over-currentprotection）；

b．逆流保護（reversecurrentprotection）。

C．負極柜：

a．框架保護（framefaultprotection）。

D.軌道電壓限制裝置

a.軌道電壓限制保護

3主要保護的原理

牽引變電所內的直流系統的故障形式主要有：短路故障，過負荷故障，過壓故障等等，最常見的也是危害最大的是短路故障。從本質上講，短路故障有兩種類型，一種是正極對負極短路，另一種是正極對大地短路。所內配置的多數保護都是為了切除前一種故障，框架保護則是為了切除后一種故障。

對于前一種故障，多數是由于架空接觸網對鋼軌短路所引起的，短路點離牽引變電所的距離決定了短路電流的大小。遠端短路故障電流的峰值與列車啟動時的電流峰值相近，甚至小于該電流，所以，遠端短路故障電流與列車啟動電流的區分，是牽引變電所直流保護的難點。另外，列車受電弓過接觸網分段時，也會有一個峰值較高的電流出現。