论述城市轨道交通DC1500V直流牵引供电系统故障处理

论述城市轨道交通DC1500V直流牵引供电系统故障处理
发布时间：2022-01-20T07:13:27.771Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第17期作者：陈伟权
[导读] 随着现代化城市的飞速发展，城市建设规模也在不断扩大，许多城市纷纷进入发展城市轨道交通的行列。

直流牵引带供电系统的可靠运行对各城市的城轨安全至关重要。

对直流牵引带供电系统、维护控制系统存在的问题进行分析，对相关情况进行分析，具有非常重要的意义。

深圳地铁运营集团有限公司广东深圳 518000
摘要：随着现代化城市的飞速发展，城市建设规模也在不断扩大，许多城市纷纷进入发展城市轨道交通的行列。

直流牵引带供电系统的可靠运行对各城市的城轨安全至关重要。

对直流牵引带供电系统、维护控制系统存在的问题进行分析，对相关情况进行分析，具有非常重要的意义。

关键词：城市轨道交通；直流牵引供电系统；故障处理
1、直流牵引供电系统故障
1.1直流侧短路故障分析
采用DC1500V接触轨输电的城轨牵引带供电系统，金属短路故障与非金属短路故障是两种不同方式的直流短路故障金属短路故障主要是指金属材料与钢轨相接触，或由于整体绝缘橡胶支座（接触钢轨与地面之间的绝缘层，橡胶支座底部装有接地装置扁平铜线，供电系统的所有防雷带相互连接）。

例如，在对供电设备进行维修工作时，维修人员碰巧将金属材料专用工具存放在接触导轨与导轨之间而忘记拿走。

当开关接通时，会立即发生接触轨到轨的短路故障。

非金属短路故障主要是线路在非金属条件下的短路故障，例如，雨雪等吞没或覆盖轨道或接触到轨道。

此时，雨雪被用作电导体。

另外，在供电系统运行初期，通过绝缘层的橡胶支座将触轨整体固定在道床侧面，将扁铜和接地之间的绝缘层设备设置良好。

但由于运行时间的变化，橡胶支座的绝缘层会变脆或支撑点被污染，由此产生的漏电流会根据橡胶支座的绝缘层和接地装置流入接地装置。

然后通过变电站的防雷带流入变电站，这种由绝缘层漏电引起的开路故障，这也是一种非金属短路故障，在轨道接触的供电系统中，电气隔离短路故障也是容易引起非金属短路故障的一种方式。

1.2 近端短路故障分析
当故障发生近端短路故障时，瞬态过程的冲击电流受到交直流供电系统软件主要参数和电子整流阀更换全过程的极大影响。

必须考虑详细的交直流电源测量实体模型。

此时短路容量有较大的增加，故障电流的最高值较高。

这是因为普通故障电流只受到通信交流侧和电子整流器的特性阻抗的影响。

考虑整流器进出口短路故障，直流侧故障特征阻抗为零，12脉冲整流器星形电源电路等效电路及二次侧工作相量图变压器的电压。

如图 1 所示。

图2等效直流电源模型
2、直流牵引供电系统故障解决措施
2.1直流牵引系统保护配置
对于地铁牵引供电不同的系统，直流牵引系统的保护设备也各不相同，但保护效果是一样的。

只要能满足设备保护的要求，为保证供电系统的可靠运行，系统必须必须避免设备保护。

由于防护用品的过度提供，一方面扩大系统项目的投入运行，另一方面确保保护配合的难度。

由于初始化阶段的直流电源保护系统具有可用性能的保护设备，一般只提供电流速度中断和过流保护装置来断开故障，保护的效果通常并不理想。

为了更好地处理上述问题，一种方法是改进直流多路跳线的保护。

短路容量大，保持电流流动非常容易，而对于另一侧的故障，短路容量通常不会导致直流断路器跳闸。

如果选择直流电源多边跳闸保护，另一侧的直流断路器也会立即跳闸。

另一种方式是采用直流电源多行程保护和低压保护相互配合。

由于短路故障情况，交流电压将始终降低。

这样，当电流量过大无法维持动作时，可将低压保护作为上述保护的备用保护。

对于空铁接触网牵引供电系统，供电系统电压为直流1500V。

当牵引变电站近端出现故障时，短路容量很大，电流速度中断和过流保护设备可以断开故障。

但在中国及远端出现故障时，由于线路特征阻抗增大，短路容量相对降低，电流速度断路，过电流量的保护很可能出现困难。

在这个阶段，一般的选择可以反映的故障。

电流增加di/dt和电流增加Ⅰ保护装置使隔离开关跳闸。

因此，如果在直流牵引供电系统中，配备大电流量对讲维持、电流量增加di/dt和电流量增加I维持、直流多路跳维持和低电压维持，无论如何一种牵引供电系统方法和直流系统保护可以保证供电系统安全可靠的规定。

2.2双边联跳保护
由于驱动密度高，负载电流也很大。

当较大的负载电流可以与同轴电缆的最小短路容量相比时，大电流的电流总时间常数不太可能太小。

在流量保护方面，保护的范围不太可能很大。

因此，在某些情况下，当同轴电缆的短路故障中出现故障时，很可能是一侧直流断路器的电流没有保持。

但由于△I和di/dt对保护非常敏感，所以无论同轴电缆出现什么故障，都可以跳电。

为了进一步提高检修的稳定性，多边供电系统的同轴电缆，都考虑了多边联合跳检修的设置。

双边联跳保护的基本原理为：接触网2段，左段由牵引变电站A、B（俗称A、B站）供电，右段由B站和C站供电。

当短路的共同故障点出现在靠近A站的c位置时，A站的电流总流量最先保持原来的位置，并且由于B站的短路电流小，其他因素，B站和C站供电右段，高电流通话量和di/dt没有保持。

在正常动作下，位于A站的多路联跳保护发出联跳命令，B站相应的电源开关关闭。

B站撤回运行时，B站跨区开关闭合，多路跳闸根据B站跨区开关位置区分另一端由相应电源供电在C站切换。

2.3自动重合闸
应用重合闸的目的是在的瞬态故障（雷击、架空电缆闪络等）清除后，更好地使线路重新投入运行，以最少的时间修复所有系统的所有正常运行。

隔离开关每次重合一次（时间长短可调）。

如果重合闸频率超过预定频率，重合闸仍然失败，则认为是永久性故障，重合闸控制回路被锁定。

一次后不允许重叠的称为重合闸，允许另一次重叠地称为第二次重合闸（通常很少使用）。

具有重合闸功能后，发生故障后，继电保护装置不管保护整定时间多长时间立即跳闸。

电源跳闸后，将进行重合闸。

故障重叠后无法排除，再根据继电保护装置整定值时间进行电源跳闸，这种重合闸是为了加快重合闸之前的重合闸。

发生安全事故后，继电保护装置会先按照保护整定时间进行保护脱扣，然后再进行重合闸，重合闸故障迅速发出脱扣指令，无延时。

这种类型的重合闸称为后加速重合闸。

结束语：
在工程建设设计中，可根据线路沿线的过电压等级和直流续流大小，将线路分为若干段，每段设置电缆护套，以优化和控制经济发展。

接地系统路由器的直流续流IO与塔线连接器电阻Rg成反比，即提升塔线连接器电阻可以减小直流稳压电源的体积。

但接地系统线路的防雷等级很低，提高塔杆地线电阻会进一步降低防雷等级。

充分考虑到弧角损坏引起直流续流，只有在直流系统单极运行，同时接地系统线路被过电压（指单极）击穿时才会引起。

运行条件一般不超过一年3次，在靠近输变电工程站的路段，由于运行的特定过电压要求，电角间隙和电缆护套等级较高，且抗雷能力水平高于性别差距。

可适当增加塔线接头电阻（放弃部分线路的防雷功能），减少直流续流。

参考文献
[1]郑瞳炽.城市轨道交通牵引供电系统[M].中国铁道出版社，2000.
[2]丘玉蓉.田胜利.地铁直流1500V开关柜框架泄漏保护探讨[J].电力系统自动化，2019(25).
[3]董斌.地铁直流牵引供电系统中的di/dt和保护[J].机车电传动，2018(3).
[4]杜芳.地铁机车建模及直流牵引供电系统故障分析[D].北京交通大学，2010.
[5]丁复华.地铁直流牵引供电系统的电气保护与定值[J].都市快轨交通，2015,04:151-155.
[6]张栋梁.城市轨道交通直流牵引回流系统防护技术研究[D].中国矿业大学，2017.。