牵引供电系统直流侧短路故障分析

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浅析轨道交通供电系统直流电缆故障原因及治理对策

浅析轨道交通供电系统直流电缆故障原因及治理对策摘要：城市轨道交通以其快速、安全、准时及载客容量大等特点而成为解决大中城市交通拥堵的首选方案。

牵引直流馈出电缆是保障轨道交通正常运行的关键设备,其绝缘状况直接影响着轨道交通安全供电。

关键词：轨道交通；供电系统；直流电缆；故障原因；改进一、电缆电气结构直流1500V电力电缆联接于直流断路器和接触网隔离开关之间,长度在100~400m不等,电缆的截面为400mm2,为提高供电能力，采取5根并联方式运行(见图1)。

电缆采用非紧压型、多股圆铜线组成的导体、乙丙橡胶(EPR)绝缘和低卤阻燃护套的结构。

由于该结构的电缆未采用阻水带和铠装,在防止径向渗水和一般机械外力伤方面存在着不足。

图1地铁牵引电气结构二、电缆的安装敷设及运行环境采用多股圆铜线、无金属铠装的结构形式，为安装敷设带来了便利。

尤其在接触网隔离开关的一端,受铁塔的空间所限，带铠的硬电缆曲率半径过大,连接困难,容易造成电缆头长期受力。

某轨道交通1号线南延伸段及车辆段均采用了穿管与土壤直埋相结合的敷设方式,地下变电站采用电缆桥架敷设。

由于电缆层的高度所限，位于站台下层高仅1.2m,给电缆的敷设和今后的巡视带来了困难。

三、对直流馈出电缆的具体工况进行介绍以及对产生的故障进行统计通常情况下，轨道交通所使用的直流供电系统包含的主要有：牵引变电站、接触网系统以及降压变电所等，图2为直流供电系统图。

对于牵引降压变电所，主要是通过整流变压器以及整流器所构成的相应整流机组把电压为33kV、10kV、35kV的电压变为DC1500V/DC750V，利用高速直流开关供电给接触网，然后通过钢轨以及回流电缆重新回到整流机组负极。

直流馈出电缆的作用就是将高速直流开关与相应的接触网连接起来，电缆铺设的主要位置是变电所电缆夹层里面、地面电缆沟里面的相应电缆支架上以及区间隧道侧壁。

图3为某地铁轨道交通中的直流馈出电缆，所使用的导线是由非紧压性的具有多股圆通线所构成的，绝缘材料是乙丙橡胶，还使用了低卤阻燃护套，无阻水带以及无铠装。

直流牵引供电系统短路故障分析

研究与开发
直流牵引供电系统短路故障分析
张勋李乾
（西南交通大学电气工程学院，成都６１００３１）
摘要
地铁通常采用低压直流上下行接触网全并联的双端供电方式向机车提供电能，由于系统容
量大、供电电压低，牵引供电系统直流侧短路电流对设备的危害大，因此直流牵引供电系统短路计算对于确定继电保护装置的整定值、选择一次设备具有重要意义。本文结合地铁现场的设备数据，建立了２４脉波整流机组和牵弓Ｉ网的数学模型，使用建立的等效数学模型对近端短路和远端短路电流进行计算，与短路电流的仿真结果做了对比，并对未发生短路的接触网中产生的环流进行了分析。关键词：直流牵引供电；整流机组；等效模型；短路电流
ＡｂｓｔｒａｃｔＩｔｉＳｃｏｍｍｏｎｔｏｕｓｅｌｏｗ．ｖｏｌｔａｇｅＤＣｄｏｕｂｌｅｅｎｄｅｄｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｔｏｔｈｅｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅｓｗｉｔｈｕｐａｎｄｄｏｗｎｃａｔｅｎａｒｙｉｎｐａｒａｌｌｅｌ，ｆｏｒｔｈｅｌａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ｌｏｗ－ｖｏｌｔａｇｅ，ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｏｆｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｏｆｔｈｅＤＣｓｉｄｅｏｆｔｈｅｔｒａｃｔｉｏｎｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｓｙｓｔｅｍ．ＳＯｉｔｐｌａｙｓａｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｏｆｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｏｆＤＣｔｒａｃｔｉｏｎｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｏｒｆｓｅｔｔｉｎｇｔｈｅｒｅｌａｙｓａｎｄｓｅｌｅｃｔｉｎｇｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｍｉｃｅｄａｔａ，ｔｈｉｓＰａｐｅｒｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅ２４一ｐｕｌｓｅｒｅｃｔｉｉｅｆｒａｎｄｔｈｅｔｒａｃｔｉｏｎｐｏｗｅｒｎｅｔｗｏｒｋ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｍｏｄｅ１．ｔｈｉｓｐａｐｅｒｃａｌｃｕｌａｔｅｄｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｏｆｃｌｏｓｅ．ｕＤａｎｄｒｅｍｏｔｅｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔ．ａｎｄｄｉｄａｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｗｉｔｈｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．ｔｈｅｎａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｉｎｔｈｅｒｔｏｎ— ｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃａｔｅｎａｒｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＤＣｔｒａｃｔｉｏｎｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ；ｒｅｃｔｉｉｅｆｒ；ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｍｏｄｅｌ；ｃｕｒｒｅｎｔｓｏｆｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔ

地铁牵引直流1500V开关柜跳闸故障浅析

地铁牵引直流1500V开关柜跳闸故障浅析发表时间：2020-08-12T10:02:55.890Z 来源：《电力设备》2020年第10期作者：陈福源[导读] 摘要：随着轨道交通建设步伐的加快，地铁建设项目日益增多。

（广州地铁集团有限公司广东省广州市 510000）摘要：随着轨道交通建设步伐的加快，地铁建设项目日益增多。

地铁直流开关柜对于地铁的安全可靠运行作用颇大。

一旦直流开关柜出现故障，将引发直流开关跳闸和接触网停电，进而诱发电客车停车，并危及到旅客的生命财产安全。

本文通过一起地铁牵引系统直流1500V开关柜跳闸事件的分析，论证开关柜接地异常所造成的设备风险隐患，并提出改进措施，以期达到提高供电可靠性的目的。

关键词：地铁牵引直流；1500V开关柜；跳闸；故障直流1500V作为牵引部分，其运行情况直接影响地铁行车的可靠性，因而在整个地铁供电系统中起着举足轻重的作用。

国内地铁直流1500V开关柜大多采用瑞士赛雪龙SEPCOS保护装置，设置有DDL（DeltaI，DeltaT）、Imax+、Imax++、低电压保护、双边联跳保护、大电流脱扣等6种保护。

1 地铁1500V直流开关系统概述 1500V直流开关主要由上部连接、下部连接、驱动装置、合闸机构、分闸机构、大电流脱扣保护装置、灭弧装置以及分合闸位置辅助触点组成。

其中驱动装置和大电流脱扣保护装置是1500V直流开关的核心部分。

直流牵引系统保护配置原则对于不同的地铁牵引供电系统，直流牵引系统的保护配置可能不相同，但是保护的作用是相同的。

只要能够满足保护要求，保证系统安全可靠地供电，系统应尽量少配置一些保护，因为保护装置配置得太多，一方面增大了系统投资，另一方面会增加保护配合的难度。

由于早期直流保护系统缺少性能优越的保护装置，一般仅设电流速断不啦电流保护装置来切断故障，保护的效果往往不太理想。

为了解决上述问题，采用直流双边联跳保护与低电压保护相配合，因为发生短路情况，总会引起直流电压下降。

基于MMC的新型牵引供电系统研究(二)

第39卷第2期铁道学报Vol. 39 No. 2 2 0 1 7 年2 月JOURNAL OF TH E CHINA RAILWAY SOCIETY February 2017文章编号：1001-8360(2017)02-0039-05基于M M C的新型牵引供电系统研究(二）常非，杨中平，林飞(北京交通大学电气工程学院，北京100044)摘要：在研究（一）的基础上，进一步提出一种具有直流故障闭锁能力的交直交变电所混合M M C结构方案。

其中，整流侧采用全桥子模块结构，逆变侧采用半桥子模块结构。

该结构方案除具有直流故障自清除能力之外，还能降低开关器件的数量。

提出一种鲁棒下垂控制功率外环和电压内环的牵引变电所并网控制策略。

其中，电压内环采用准谐振P R控制器可实现对交流量的无静差跟踪。

基于PSCAD/EM TDC仿真验证了所提变电所结构方案和并网控制策略的正确性和有效性。

关键词：新型牵引供电系统；交直交变电所；模块化多电平换流器；并网控制中图分类号：U223 文献标志码：A doi：10. 3969/j. issn. 1001-8360. 2017. 02. 006A New Traction Power Supply System Based on Modular MultilevelConverter ( 1 )C H A N G Fei,Y A N G Zhongping,L I N Fei(School of Electrical Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044» China)Abstract：O n the basis of the previous research,this paper further proposed an A C-D C-A C substation structure scheme with the capability of D C fault blocking,among which,the rectifier used full-bridge sub-modules, while the inverter used half-bridge sub-modules.In addition to the D C fault self clearing capability,the structure scheme can reduce the number of switch devices.Furthermore,this paper presented a grid connected control strategy of the traction substation with a robust droop control power outer loop and a voltage inner loop. In the voltage inner loop,a quasi resonant P R controller was adopted to realize the non static error tracking of the A C voltage.Finally,the results of P S C A D/E M T D C simulation showed the feasibility and effectiveness of the proposed control strategy.Key words：n e w traction power supply system；A C-D C-A C substation；modular multilevel converter；grid-connected control基于三-单相交直交变电所的新型牵引供电系统能够彻底解决困扰电气化铁路的负序和电分相问题，并且可实现机车制动能量的回馈，因而有望成为未来高速、重载电气化铁路的牵引供电新方式。

地铁牵引变电所高压直流开关无法合闸的故障解决措施分析

地铁牵引变电所高压直流开关无法合闸的故障解决措施分析发表时间：2016-08-31T10:39:44.373Z 来源：《低碳地产》2016年第10期作者：蔡永勇[导读] 从而保证地铁供电设备的正常运行，使得其不会引起牵引变电所的高压直流开关发生无法合闸的现象。

蔡永勇南京地铁运营有限责任公司江苏南京 210012 【摘要】本文对地铁牵引变电所高压直流开关无法合闸的故障进行了详细的分析和讨论，并对处理这些故障的方法和措施进行了研究，提出了一些建议和意见。

同时也对高压直流线路所使用的检测方法进行了简要阐述。

【关键词】牵引变电所；直流开关；故障；解决措施一、高压直流开关无法合闸故障的过程由于接触网在机车段位是被安装在外侧的，所以容易受到干扰从而产生大量的残留电压，使得直流馈线不能正常的开关合闸，甚至会影响机车的安全运行。

一般柔性的接触网都是安装在机车的外面，通常会设置四个供电区域，从而控制对应的四个直流馈线的阶段线路开关。

若是其中的某一个馈线的开关无法合闸，就会造成与之相应的供电区域无法正确供电。

一般处于正常状态下供电设备中牵引变电所的电气参数如下图所示。

通过对高压直流开关产生无法合闸故障的现象进行分析和讨论，造成这一现象的原因是地铁柔性接触网的馈线，或者是直流线路的截获器在运行的过程中，不能够达到保护其他设备和装置直流线路检测和维护的性能。

在实际检修的过程中，如果地铁的柔性接触网没有发生故障，为了使机车能够正常的运行，就必须对高压直流开关无法合闸的情况予以及时的维修，从而保证各个供电区域的正常供电。

二、高压直流开关无法合闸的原因（一）直流线路的检测原理直流线路的检测，是截断线路的仪器在高压直流开关合闸时其内部的维护设备对直流馈线实施的一次自动检测，这种检测是针对整个接触网进行的，同时将检测出来的实际数据与参考数据进行对比分析，从而确定直流开关无法合闸的现象是否出在该线路上。

目前使用的直流开关其电伏为一千五百伏，使用的维护装置是ＳＥＰ－ＣＯＳ。

直流牵引电机的工作原理及故障处理

直流牵引电机是电动车辆中常用的动力装置，其工作原理和故障处理如下：
工作原理：
1. 电磁感应：直流牵引电机通过电流在磁场中产生电磁力来实现转动。

当电流通过电枢线圈时，在磁场中产生电磁力矩，使电机转动。

2. 换向系统：为了实现电机的正常运转，需要一套换向系统，通常采用电刷与电枢之间的接触和分离来实现电流的换向，使电机能持续旋转。

3. 控制系统：通过对电机的电流、电压进行调节，可以实现对电机转速、转矩等参数的控制。

故障处理：
1. 电刷磨损：电刷是电机中易损件，长时间磨损会导致电刷接触不良或断裂。

解决方法是定期更换电刷或修整电刷端面。

2. 电枢绕组断路：电枢绕组断路会导致电机失去动力。

处理方法包括检查电枢绕组，修复绝缘层或更换损坏的绕组。

3. 电刷与电枢接触不良：这可能导致电机运行不稳定、发热过高。

解决方法是清洁电刷及其座槽，确保电刷与电枢之间的良好接触。

4. 电机过载：长时间超负荷运行会导致电机损坏。

通过限制负载或增加散热措施来避免电机过载。

5. 电机绝缘老*：导致电机绝缘性能下降，可能出现漏电等问题。

解决方法是定期进行绝缘测试，发现问题及时更换绝缘材料或绕组。

6. 电机轴承故障：电机轴承损坏会导致振动、噪音增大。

解决方法是更换损坏的轴承。

7. 控制系统故障：包括电流过大、电压不稳等问题，建议检查电机控制器及相关电气元件，进行故障排除。

在处理以上故障时，需要根据具体情况进行仔细检查和维护，确保直流牵引电机的正常运行，从而保证电动车辆的安全和可靠性。

HXD2型电力机车主变流器中间直流环节短路故障分析

ＨＸＤ２型电力机车主变流器中间直流环节短路故障分析
韩建宁，王彬，杨丽辉
为接地电流传感器。牵引额定工况Ｔ作时，牵引变压器二次侧绕组输出单相ＡＣ９５０Ｖ／５０Ｈｚ交流电，首
先通过Ｃ（ＰＣ）ＰＭＣＦ、Ｒ（ＰＣ）ＰＭＣＦ预充电回路给中间直流侧电容充电；当直流侧电压达到一定阈值后，闭合Ｃ（ＩＳ）ＰＭＣＦ启动四象限变流器继续抬升中间直流侧
直流环节；仿真
中图分类号：Ｕ２６４．３＋７文献标识码：Ｂ文章编号：１０００ — １２８Ｘ（２０１３）０１ — ００９４－０３
图１主变流器丰电路作原理图
１．２主变流器中间直流环节短路故障等效模型由图１观察分析可知，当主变流器中间直流环节发
）＝＿
（２）
整理可得
相逆变器组成，每一套主变流器装置驱动１台三相异步牵引电机，最终实现整车轴控驱动、牵引重载货物列车稳定运行。本文将主要针对主变流器中间直流环节
短路问题进行分析探讨。１．１主变流器工作原理主变流器主电路工作原理如图１所示，其中为牵
ＲＬＣ短路电路的数学模型时域函数方程，进行分析讨论，具体如下：
ｆ１ｃ
图２矩路故障等效模型
平台建设步伐，大幅度提升了铁路货物的运输能力。

动车组牵引系统故障原因及改进方法

湖南高速铁路职业技术学院金工实训（2018 届）题目：动车组牵引系统故障原因及改进方法系（部）：机电系专业班级：车辆1501 姓名：肖文集指导老师：成果表现形式：2016年 05 月 09 日摘要根据动车组牵引系统的结构层次，将牵引系统划分为系统、分系统、装置、组件４种约定级别，建立牵引系统及分系统的产品结构树，并对牵引系统各组成部分的功用进行简要介绍。

基于动车组实际运用状况，以建立好的产品结构树为分类依据，对牵引系统的故障信息进行整理、统计，绘制出高压电器分系统、牵引传动分系统和辅助电源及机组分系统的主次图和因果图，得到不同装置及组件的故障比例、导致故障发生的主要因素和次要因素，同时对故障原因进行分析，提出维护建议。

关键词牵引系统；产品结构树；主次分析；因果分析目录第一章绪论 (1)第二章 CRH型动车组的牵引传动系统的简介 (2)2.1 CRH3型动车组的牵引传动系统的简介 (2)2.2 CRH3型动车组的牵引传动系统的特点 (2)2.3 CRH2 牵引传动系统基本组成 (4)2.4 CRH2 牵引传动系统主电路 (5)2.5.我国机车电传动技术的发展与现状 (8)2.6 CRH型动车组的牵引传动系统的现状 (10)第三章.牵引系统故障分析 (12)3.1 牵引系统的产品结构树及各分系统的功能 (12)3.2牵引系统故障的主次及因果分析 (13)四．结束语 (18)第一章绪论本文从新一代高速动车组的牵引传动系统参数匹配设计、系统试验验证等方面进行论述。

按照动车组总体技术要求，进行系统的牵引特性计算及部件的容量计算，就牵引力和牵引功率、动拖比、电机转速与传动比关系、启动牵引力、部件参数等方面进行分析。

近些年，中国高速铁路蓬勃发展，给人们的出行带来了很大的便利。

牵引系统是动车组的关键系统之一，在保障动车组安全可靠地运行上起着举足轻重的作用。

为了使牵引系统更好地运用和维修，有必要对其进行故障统计和故障原因分析。

基于MMC-HVDC的直流侧故障分析及保护方案研究

基于MMC-HVDC的直流侧故障分析及保护方案研究基于MMC-HVDC的直流侧故障分析及保护方案研究摘要：随着电力系统的发展，高压直流输电系统（HVDC）在远距离、大容量输电方面具有明显的优势，因而得到了广泛应用。

而多电平换流技术（MMC）作为高压直流输电系统的关键技术之一，具有较高的稳定性和可靠性，因此成为研究的重点。

本文以MMC-HVDC系统为研究对象，对直流侧故障引发的异常情况进行分析，并提出相应的保护方案，以确保系统运行的可靠性和稳定性。

一、引言高压直流输电系统作为一种跨越大距离实现电力传输的技术，广泛应用于全球范围内。

然而，直流侧故障的发生可能对系统运行安全性产生严重影响，因此对直流侧故障进行研究具有重要意义。

近年来，多电平换流技术作为一种改善直流侧电流和电压波形质量的解决方案，已经成为高压直流输电系统中的主流技术。

二、MMC-HVDC系统简介多电平换流技术是HVDC系统中的一种关键技术，被广泛应用于MMC-HVDC系统中。

MMC-HVDC系统由多个子模块组成，每个子模块包括一个电容和若干个IGBT拓扑电路。

这种结构使得MMC-HVDC具备了较高的稳定性和可靠性。

三、直流侧故障分析直流侧故障包括电源故障和负荷故障。

电源故障主要包括电压故障和电流故障，常见的故障类型有过电压、欠电压和短路。

负荷故障主要包括短路和开路。

通过对直流侧故障情况的分析，可以有效地提高系统故障的诊断和处理能力。

四、基于MMC-HVDC的直流侧故障保护方案1. 系统故障判别：利用测量电流和电压的变化，结合故障判别算法，对系统发生故障进行准确判别。

2. 故障隔离：利用故障判别的结果，通过控制电流和电压的传输路径，将发生故障的部分隔离出来，以避免影响整个系统的运行。

3. 故障恢复和修复：当发生故障时，可以通过控制电压和电流的调节，恢复系统的稳定工作，并进行故障部件的修复或更换。

五、实验结果与讨论通过对MMC-HVDC系统的故障保护方案的实验测试，我们可以发现该方案在应对直流侧故障时具有较好的效果。

新型牵引供电系统直流侧二次波动分析与抑制

新型牵引供电系统直流侧二次波动分析与抑制宋平岗;吴继珍;董辉【摘要】为解决传统牵引供电系统中存在的电能质量和过分相问题,介绍了一种基于模块化多电平换流器的多端柔性直流输电系统(MMC-MTDC)的新型牵引供电系统.分析了新型牵引供电系统中出现的直流电压、电流二倍频波动问题,主要有两方面原因:一是受端单相H桥型模块化多电平换流器(SPH-MMC)正常工作时内部环流将流入直流侧引起直流电压、电流二倍频波动;二是送端三相MMC因电网电压不平衡时桥臂中存在的零序电压分量造成直流电压、电流二倍频波动.为此,对于SPH-MMC基于准比例谐振控制器和二阶广义积分器设计环流抑制控制器;对于三相MMC设计无需锁相环和无需电流正、负序分解的电网不对称故障控制器,利用电压补偿技术设计直流侧二倍频波动抑制器.最后,以三端单相-三相MMC-MTDC 仿真模型为例验证该文的分析结果和所提出的控制策略.%To solve the problems of power quality and split section that exist in the traditional traction power supply system (TPSS),a novel TPSS that based on the modular nultilevel converter multi terminal high voltage direct current (MMC-MTDC) was introduced.The issue of double frequency ripples in the DCvoltage/current which appears in the novel TPSS was analyzedand it was caused by two reasons;One reason is the circulating current of single-phase H bridge MMC (SPH-MMC) flow into the DC network.Another is a zero sequence voltage component existing in the bridge voltage of three-phase MMC in unbalanced grid condition.To suppress the double frequency fluctuation,a circulating current suppressing controller based on the quasi proportional resonant (quasi-PR) regulator and the second ordergeneralized integrator (SOGI) filter was design for SPHMMC;And a controller without PLL and separate positive and negative sequence components of current was proposed for three-phase MMC,besides a DC voltage ripple suppressing control strategy based on the voltage compensation was proposed.Finally,a three terminal single-phase to three-phase MMC-MTDC simulation model was built to support the theoretical analysis and proposed control schemes.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2017(032)009【总页数】12页(P80-91)【关键词】多端直流输电;牵引供电系统;模块化多电平换流器;二倍频波动【作者】宋平岗;吴继珍;董辉【作者单位】华东交通大学电气与自动化学院南昌 330013;华东交通大学电气与自动化学院南昌 330013;华东交通大学电气与自动化学院南昌 330013【正文语种】中文【中图分类】TM46目前我国牵引供电系统主要采用的是单相工频交流供电模式，牵引变压器将公共电网的三相交流电降压成两单相交流电后，分别向变电所两侧的供电臂提供能量[1]。

城市轨道交通直流牵引供电及系统控制策略分析

城市轨道交通直流牵引供电及系统控制策略分析摘要：在城市轨道交通供电系统中，按照故障率和故障直接影响程度来综合分析，直流牵引供电系统故障是对运营服务影响最严重的，高居榜首。

因此，如何更好的对直流供电系统进行维护保养，提前准确的发现设备隐患，快速高效的处理直流故障，是摆在运营供电人员面前的难题和严峻考验。

本文就城市轨道交通直流牵引供电及系统控制策略的有关内容进行了简要的分析，以供参考。

关键词：城市轨道交通；直流牵引供电；系统控制1城市轨道交通直流牵引供电系统组成城市轨道交通牵引供电系统为整个城市轨道交通的运行提供电能，是城市轨道交通的重要组成部分。

城市轨道交通牵引供电系统又分为：直流系统和交流系统。

直流牵引供电系统主要包括牵引变电所、牵引网以及列车等，整个直流牵引供电的能量流动过程，直流牵引变电所首先将电压等级为35kV的交流电通过变压器进行降压，然后通过整流转换成为750V的直流电，然后电能通过接触轨给列车进行供电，最终通过走行轨进行回流，从而构成完整的电路。

其中牵引变电所中的PWM整流机组和二极管整流机组并联运行进行列车制动和启动时的能量传输，将电能传送回接触网或者传输到列车。

由于研究精力有限，因此对于直流牵引供电系统中的牵引供电装置的损耗和辅助供电系统没有进行详细的研究，仅在计算列车功率时给定功率和转换效率进行近似计算。

牵引变电所是直流牵引供电系统的核心装置，本文采用能馈式牵引变电所代替传统的二极管整流牵引变电所，主要包括二极管整流机组和PWM整流机组。

其中PWM整流机组可以将列车制动时的能量回馈到接触网，提高城市轨道交通的节能减排水平。

其主要功能是负责将交流侧网络的高压经过降压整流到直流侧网络为750V的电压，是交流侧网络和直流侧网路的接口。

能馈式牵引变电所的工作方式根据列车的不同的运行工况从而选择不同的工作方式，分别为：（1）当列车处于牵引工况时，牵引所工作方式为整流当列车处于牵引工况时，牵引变电所处于整流工况，二极管整流机组和PWM整流机组进行整流工作，向列车输送电能。

机车牵引功率模块典型故障分析

机车牵引功率模块典型故障分析摘要：以某型机车为例，针对电力机车上线运行后出现的IGBT故障、驱动板故障两种典型部件故障，根据机车DDU、MPU、TCU实时故障数据分析，通过功率模块检测及部件失效分析，结合软件仿真验证手段对牵引功率模块故障原因进行数理分析，实现了失效故障原因的定位。

有利于梳理整体失效故障主因，从而从系统及控制程序改进降低机车牵引功率模块故障率。

关键词：牵引功率模块；故障； TCU；分析；中图分类号：0引言某型机车电传动系统是由网侧电力、主变压器、主变流器和牵引电机等构成。

每台机车有四个结构和原理基本相同的主变流柜，每个主变流柜是由2套相同的主变流器、冷却系统和相应的控制单元等组成。

每台主变流器由IGBT器件组成的四象限功率模块、四象限斩波功率模块、逆变器和中间直流回路组成【1】。

机车牵引变流器是机车系统安全、可靠、稳定运行的保证，因此牵引功率模块的跟踪和故障诊断分析是非常重要的【2】。

自2012年至2019年，某型机车共上线409台车。

上线运行以来，整体运行状况良好，每年的故障率趋于稳定。

2019年至2019年9月30日前，某型机车牵引功率模块总故障为136起，桥臂故障和驱动硬件类故障总共96起，占到总故障数的71%，为典型故障类型，这与HXD2型机车主变流柜功率模块典型故障类型一致【3】。

针对这两类故障样本最高的故障进行统计分析发现，两种典型故障类型主要表现在IGBT故障和驱动板故障两种典型部件故障失效。

本文根据机车DDU、MPU、TCU故障数据分析，通过功率模块检测及部件失效分析，集合软件仿真验证手段对牵引功率模块故障原因进行数理分析，实现了失效故障原因的定位。

分析研究两大类典型故障失效原因，有利于梳理整体失效故障主因，从而从系统及控制程序改进降低机车牵引功率模块故障率。

1 IGBT短路故障1.1数据分析DDU数据显示，机车报逆变器2驱动或硬件故障，逆变器2斩波器驱动故障，整流器2隔离，逆变器2隔离，此时机车速度为44.4km/h，网压为27264V，级位为4.6，为牵引工况。

地铁牵引供电系统直流短路试验调试的探讨

通过试验原理分析，采用传统的试验方案时，直流开关向短路的牵引网送电后，假设不能灵敏地断开，会造成牵引网的破坏；同时这种破坏性的短路试验，其中一路控制直流开关柜，另一路控制因保护不动作的后备保护，人为操作的影响因素较大，不能保证两个操作的同步性，因此其危险程度极高。通过现有试验装置的性能比较，可以选取具有双控制回路的延时微机继电保护测试仪器，来解决传统试验方法的劣势。同时，通过微机继电保护测试仪器，可以在试验位
馈线断路器分闸的控制回路动作，保证短路电流的最短冲击
时间，降低短路电流的破坏能力；⑤重复模拟试验确认的参
数，保证短路电流确定参数的准确性。
通过模拟试验，宁波地铁 2 号线二期确定的时间参数如
下：微机继电保护测试仪启动后在 20 s 后直流开关柜短路回
路馈线断路器分/合闸控制回路；直流开关柜短路回路馈线
内增大超过 9 000 A，大电流脱扣保护和电流速断保护在跳闸未完成时先后启动，延时约 10 ms 时间断路器跳闸，跳闸时记录的电流值为 9 055 A，直流保护测控装置报大电流脱扣动作须判断无其他保护动作且断路器为分位，由于电流速
断保护的迅速激活启动，直流保护测控装置显示大电流脱扣
保护动作。
1 500 V 供电，实际中整流变压器通过整流得到的牵引网电
压为 1 680 V。由计算公式可得：
Ik
U r1 R1
1 680 47.96 135.4
9 126
A
结果表明，本试验方案中的远端实测短路计算电流数据与
短路计算书上的设计值相近，符合设计要求，满足试验条件。
4.5 模拟试验流程
4.5.1 短路电流模拟试验
试验位进行多次模拟输出试验，确保设备的稳定，不带负荷

地铁牵引电机故障原因分析及改进措施

地铁牵引电机故障原因分析及改进措施摘要：目前，国内地铁车厢不断进入车架大修期，牵引电机的维修是大修的重要组成部分之一。

各大地铁公司的轿厢牵引电动机的许多轴承都存在电腐蚀，甚至出现滚珠严重磨损、轴承滑动等故障。

西门子牵引电机、深圳地铁、杭州地铁、光复地铁等在全国多处设施均观察到此现象。

牵引电机轴承电腐蚀影响车辆的可靠性，降低地铁车辆的运行安全，情况严重，会导致巨大的经济损失。

为避免轴承电腐蚀问题，通过对牵引电机大修进行改装，在牵引电机非电端插入接地环，可有效解决轴承电腐蚀问题，延长使用寿命牵引电机和轴承的使用寿命。

关键词：地铁牵引电机；故障原因分析；改进措施引言在地铁车厢的日常运行中，其电动机极易出现故障，影响地铁车厢的安全可靠性能。

针对这种故障，只有及时诊断、分析和修复，才能避免相同故障的再次发生。

因此，有必要对地铁车辆发动机牵引故障的诊断和修复方法进行分析。

1牵引电机轴承电腐蚀原因及分析1.1 牵引逆变器方面由于变频器的输出不是标准的正弦波，而是具有一定工作分数的方波，因此必然含有一定的谐波分量，引起轴的电磁感应，产生轴电压。

特别是逆变器输出电压中的零序分量，由于不能在定子线圈中形成有效的闭环，更容易通过线圈端部、轴、轴承和机座，从而导致轴电流的产生，对电机轴承的寿命不利。

为了将电机轴电压的风险降到最低，变频器应采取以下措施： 1）增加主电路末端的EMC 接地电容，提高主电路对外部电磁干扰的抵抗能力，降低线路脉冲含量，进而降低电机轴电压的发生。

中机机械公司、珠江中机电机公司、泰电机公司在国内多条线路在牵引电机轴承发生电腐蚀后测试，增加EMI电容（或改变EMI电容值）可以有效降低轴电压，最大振幅降低70 - 80V。

(2)由于分布电容的存在，轴电流的幅值与逆变器输出电压的变化率有关，输出电压的变化率越大，得到的轴电流越大;反过来，输出电压的变化率主要与载波频率有关，载波频率越高，所得电压的变化率越大。

MMC-HVDC直流侧故障分析及故障限流方法研究

MMC-HVDC直流侧故障分析及故障限流方法研究摘要：MMC-HVDC（Modular Multilevel Converter-HVDC）直流侧的故障分析和故障限流方法研究是HVDC技术领域中一个具有挑战性的研究问题。

本文通过分析MMC-HVDC直流侧出现的常见故障类型、故障机理和故障影响，提出了一种基于MMC-HVDC直流侧能量存储的故障限流方法，并对该方法的效果进行了数值仿真验证。

研究表明，该方法能够有效地限制MMC-HVDC直流侧的故障电流，保证整个系统的稳定性和安全性。

关键词：MMC-HVDC，故障分析，故障限流，能量存储，数值仿真1. 引言MMC-HVDC技术作为现代输电技术的代表，已经得到了广泛的应用。

MMC-HVDC直流侧的故障分析和故障限流方法研究是HVDC技术领域中一个具有挑战性的研究问题。

直流侧故障的出现不仅会导致电力系统的不稳定，还可能对设备损坏和人身安全造成威胁。

因此，对于MMC-HVDC直流侧的故障分析和故障限流方法研究具有重要的理论和应用意义。

2. MMC-HVDC直流侧故障类型及机理MMC-HVDC直流侧存在的故障类型主要包括母线短路、电容器故障和IGBT开关故障等。

针对这些故障类型及其机理，本文分别详细阐述，并通过仿真模拟分析其对MMC-HVDC直流侧电路的影响。

3. 基于MMC-HVDC直流侧能量存储的故障限流方法MMC-HVDC直流侧的故障限流方法是实现直流侧故障保护的重要手段。

本文提出了一种基于MMC-HVDC直流侧能量存储的故障限流方法，并给出了具体的实现步骤。

同时，采用Matlab/Simulink仿真工具对该方法进行了数值仿真验证。

4. 数值仿真结果分析通过对MMC-HVDC直流侧故障限流方法的数值仿真，本文得出了在不同故障情况下的电流波形图、电压波形图和功率波形图，并通过对仿真数据进行分析，验证了该方法的有效性和优越性。

5. 结论本文研究了MMC-HVDC直流侧故障分析及故障限流方法，并提出了一种基于MMC-HVDC直流侧能量存储的故障限流方法。

直流牵引供电系统继电保护整定计算方法

专业知识分享版直流牵引供电系统继电保护整定计算方法摘要：分析了地铁直流牵引供电系统的故障特征和直流牵引系统的馈线保护配置及原理，提出了直流牵引供电系统馈线保护的整定计算方法。

关键词：地铁；直流；保护；整定计算0 引言直流保护对地铁直流牵引供电系统运行的安全性和可靠性起着极其重要的作用。

由于直流牵引供电系统和直流保护自身的特殊性，保护的整定计算复杂、配合困难，且没有成熟的计算方法可以参考借鉴，如何才能得到理想的直流保护定值是地铁供电系统继电保护工作者长期以来的研究课题。

1 直流短路故障特性地铁直流牵引供电系统由整流机组、直流开关柜、直流电缆、牵引网等部分组成。

直流系统的短路分析方法是RL 回路的暂态响应分析，基本理论是戴维南定理与叠加定理，短路电流I = U(1-e-t/τ)/R（时间常数τ = L/R），di/dt = Ue-t/τ/L。

直流短路的显著特征之一是回路电阻和电感参数的大小对短路电流的大小和特性影响非常大，因此接触网近、中远端的故障电流特性有很大差别。

1.1 馈线近端短路特性短路点距变电所越近，电流上升率越大，短路电流也越大。

当接触网发生近端短路时，预期短路电流峰值一般可达80 kA 以上，初始电流上升率di/dt 可达5 kA/ms 以上，如不快速切除，短路电流将在极短时间内上升到最大值，对系统和设备造成极大危害，因此必须在短路电流达到峰值之前快速切除。

牵引变电所近端短路特性如图 1 所示。

1.2 中远端短路特性中远端的短路电流，由于线路电感的作用，τ值增大，短路电流变化相对缓慢，初始上升率较小，中远端短路特性示意图略。

2 馈线的保护配置及原理2.1 保护配置方案由于近端和中远端的短路故障特性差异较大，单一的一种保护难以兼顾速动性与选择性的要求，需要根据直流系统近端以及中、远端的故障特征分别配置相应的保护。

直流馈线配备如下保护：大电流脱扣保护（断路器本体DA 保护）；ΔI、di/dt 保护；热过负荷保护；双边联跳保护。

城市轨道交通供电系统运行与管理11-牵引供电系统保护

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四、钢轨电位限制装置
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四、钢轨电位限制装置
由于走行轨对地绝缘安装，有时走行轨对地存在着高电位，当牵引电流通过钢轨时产生电压降，特别是大双边供电时，钢轨对地电位升高较大，可能达到120V或更高，而列车与钢轨之间是等电位的，乘客有可能通过列车车体接触到这一高电位，特别是站台上安装了屏蔽门之后，由于站台屏蔽门保护接地直接与钢轨连接，更增加了乘客接触钢轨高电位的几率。
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五、 di/dt 与ΔI保护
第五章牵引供电系统
第11讲牵引供电系统保护
1
直流保护概述
内容提要
4 5
2
联跳保护
3
框架保护钢轨电位限制装置
di/dt 与ΔI保护
一、直流保护概述
系统的“多电源”，既当牵引网发生短路时，并非仅双边供电两侧的牵引变电向短路点供电，而实际上是全线的牵引变电所皆通过牵引网向短路点供电。
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三、框架保护
1999年6月广州地铁1号线由于钢轨电位升高，直流框架保护动作，引起本所6个直流开关柜和进线2个35KV整流变柜跳闸，同时分别联跳相邻两个变电所向故障所方向供电的各2个直流开关，导致公园前和长寿路区间接触网大面积停电，影响行车42分钟。
2005年1月3号，深圳地铁才开通几天，同样由于框架保护动作，导致深圳地铁4号线全线瘫痪，影响行车近4个小时。
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Байду номын сангаас
一、直流保护概述
所谓远后备保护，即保护开关上一级开关的保护，而近后备保护则指保护开关本身所设置的后备保护。
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二、联跳保护
所谓联跳，就是一个开关事故跳闸后，同时启动联跳装置发跳闸信号去强迫与其相关的所有开关跳闸。

城市轨道交通列车故障处理—牵引供电故障的应急处理

90伏，司机应建议行调进行区间疏散。 ❖列车在正线出现主断跳开时，司机在未得
到行调同意，严禁擅自合主断(复位4F01列车通讯微型断路器后合主断除外)
三、列车在站台产生紧急制动
❖确认显示屏及车门状态，联系车站是否激活站台ESB，报行调；
❖确认站台区域安全申请以RM模式对标停车 ❖对标停稳后按压强行开门按钮，人工开门 ❖如果按压强行开门按钮无法给出门释放信
号，按整列车门不能打开程序处理。
牵引供电系统故障
一、牵引供电中断
❖牵引供电中断的原因
▪ 列车本身故障 ▪ 牵引变电所或接触网故障
❖客车在运行中发生牵引供电中断
▪ 司机必须尽可能维持列车进站对标 Nhomakorabea车 ▪ 对标停车后降弓 ▪ 报告行调，按行调指示执行。
二、列车被迫在区间内停
❖司机应广播安抚乘客 ❖报告行调，按行调指示执行 ❖若停车时间超过30分钟，蓄电池电压低于