城市轨道交通牵引供电交直流系统继电保护浅析

城市轨道交通牵引供电交直流系统继电
保护浅析
摘要：目前，我国的轨道交通工程建设有了很大进展，城市轨道交通作为城市公共交通的重要组成部分，近些年也获得了较快的发展。

牵引供电作为城市轨道交通的核心技术之一，保证了城市轨道交通的安全、稳定和高效运行。

因此，对城市轨道交通牵引供电及电力技术进行分析和研究，对于保障城市轨道交通系统的正常运行和提高城市轨道交通运行效率具有重要意义。

基于以上认识，本文首先分析轨道交通直流牵引供电系统独特的供电方式区别，其次探讨城市轨道交通牵引供电交直流系统继电保护，希望该研究能够为城市轨道交通牵引供电及电力技术的有效应用提供一定的思路。

关键词：轨道交通；交流系统；直流系统；继电保护
引言
城市轨道交通作为现代城市交通系统的重要组成部分，承担着大量的人员输送任务。

三相牵引供电系统是城市轨道交通的核心组成部分，其作用是为列车提供动力和能源。

其稳定性、可靠性和安全性直接影响列车的运行效率和乘客的出行体验。

1轨道交通直流牵引供电系统独特的供电方式区别
于交流系统，直流电流无过零时刻，短路时产生的直流电弧较难熄灭，维持时间长且容易引起燃烧，因此直流断路器带故障试合后再加速分闸会对设备造成极大危害。

只有在合闸前判断线路无永久性短路故障，才允许合闸，因此，必须在直流断路器旁并联加装线路测试回路。

针对直流牵引供电系统的线路测试回路功能原理和短路试验案例进行详细阐述，研究在接地短路情况下，直流电流方向对线路测试回路的影响。

2城市轨道交通牵引供电交直流系统继电保护
2.1可靠性分析方法
贝叶斯网络图是一种概率图模型，能够描述不同变量间的依赖关系，并基于
先验概率和条件概率进行推理和分析。

利用贝叶斯网络图对城市轨道交通系统中
的应用进行分析，以此提供可靠性评估和决策支持。

通过使用历史数据、专家知
识和先验概率，同时考虑系统中的不确定性和动态变化，为决策者提供准确的系
统可靠性信息，支持系统的优化和改进。

2.2基于接触轨的供电网络技术
基于接触轨的供电网络技术是一种常见的城市轨道交通牵引供电方式，其原
理是通过在铁路轨道旁边设置一条接触轨，将电能传输到牵引车辆上。

接触轨上
的电能可以通过集电鞋等装置接触到牵引车辆上的接触线，再转化为可控的三相
交流电，最终通过牵引电机将电能转化为机械能，驱动车辆行驶。

在应用该技术
的过程中，首先需要进行接触轨的铺设，接触轨一般铺设在轨道的一侧，其长度
和数量根据具体情况确定。

接触轨一般由钢材制成，具有一定的强度和耐腐蚀性。

在此基础上安装集电鞋，用于接触轨和牵引车辆接触的装置，其一般安装在车辆
的车顶部分。

集电鞋通过与接触轨接触，将接触轨上的电能传输到牵引车辆上的
接触线，再将接触线通过将电能传输到牵引车辆上，最终驱动牵引电机将电能转
化为机械能，推动车辆行驶。

从该供电技术的特点来看，结构相对简单，所需的
设备和材料成本也相对较低。

2.3变压器瓦斯保护
对于大型变压器（容量在0.8MVA以上）都是采用变压器油作为绝缘和散热的，当变压器内部故障时，由于短路电流和电弧的作用，故障点附近的绝缘物和
变压器油分解而产生气体，同时由于气体的上升和压力的增大会引起油流的变化。

利用这个特点构成的保护为瓦斯保护。

通常情况下，变压器本体和有载调压部分
均设有瓦斯保护，瓦斯保护又分为重瓦斯和轻瓦斯，重瓦斯动作于跳闸，轻瓦斯
动作于报警。

瓦斯保护主要由瓦斯继电器、信号继电器和保护出口继电器等构成，瓦斯继电器安装在变压器油箱和油枕的连接管上。

在安装带有瓦斯继电器的变压
器时，变压器顶盖沿瓦斯继电器方向应有1%~1.5%的升高坡度，连接管朝油枕方
向应有2%~4%的升高坡度，主要是使变压器内的气体容易往瓦斯继电器内跑，以
提高灵敏度。

2.4交流牵引供电系统的电缆牵引网分段供电与保护技术
在城市轨道交通牵引交流供电系统中，采用电缆牵引网和牵引网分段供电的
措施可以有效降低电能的消耗，提高系统的效率和稳定性。

首先，电缆牵引网是
指将牵引网通过电缆与供电系统相连接，从而实现对牵引网的供电。

电缆牵引网
的使用可以减少电能传输过程中的损耗，并可以降低供电系统的故障率。

在使用
电缆牵引网时，需要注意电缆的选择和安装，以及电缆的接头和接线等细节问题。

其次，牵引网分段供电是指将牵引网分段进行电能传输，从而实现对线路进行分
段保护。

牵引网分段供电的方式可以有效减少故障发生时的影响程度，并可以提
高供电系统的可靠性。

在实施牵引网分段供电时，需要将牵引网分为上下两条线路，分别进行支撑，并将两条线路并联起来。

同时，还需要对区间中的线路进行
分段的电能传送，从而实现对线路进行分段保护。

为了保证供电系统的稳定性和
安全性，还需要对变压器进行统一管理，并对牵引网、电缆、接头、接线等进行
严格的检查和维护。

特别是在牵引网分段供电时，需要定期检查牵引网的接头和
接线等细节问题，以确保供电系统的正常运行。

采用电缆牵引网和牵引网分段供
电的措施可以有效降低城市轨道交通牵引交流供电系统的电能消耗，提高系统的
效率和稳定性。

在实施过程中需要注意对细节问题的把握和维护工作，从而保障
供电系统的正常运行。

2.5直流接触器有极性灭弧
直流电弧之所以能被永磁体磁吹熄灭，是因为直流电弧是按一定的方向运动，在一个恒定磁场，作用在电弧上的力方向恒定，利用电磁力将电弧吹向外部，实
现快速灭弧。

直流接触器常见的灭弧方式有拉长弧、强冷弧等。

强冷弧包括线圈
磁吹灭弧、永磁磁吹灭弧、窄缝灭弧和电网灭弧等形式。

灭弧室结构也是基于上
述灭弧方法中的1种或2种以上的组合设计的。

目前市场上大多数直流接触器采
用永磁磁吹灭弧（大多数为有极性灭弧），让电弧受到洛伦兹力的作用，延长运
动轨迹，加速冷却、熄灭。

2.6逆流保护
逆流保护即反向电流保护，当整流机组内部或整流机组至直流开关柜间电源
电缆发生故障时，为防止外界向上述故障点反送故障电流，设置逆流保护。

逆流
保护的特点是需要测量一次回路中电流的大小和方向，电流大小、方向的测量分
别由测量放大器输入端两线之间的电压差、正负极性变化来实现。

正常运行时，
逆流保护工作回路不断测量一次回路的逆流值，当此测量值达到逆流定值时，开
始计时。

如果在延时时间外，测量值均大于逆流定值，则保护出口；如果在延时
时间内，测量值小于逆流定值，则保护返回，继续监测。

逆流保护动作后，由保
护装置发出跳闸命令，并联跳相应35kV整流机组柜，切断故障点，使整流元件
得到保护。

逆流保护动作条件遵循进线断路器在合位、对应35kV整流变馈线断
路器在合位、整流机组联跳开关在投入位、进线柜逆流保护达到保护动作值。

结语
综上所述，轨道交通交直流系统继电保护技术含量高，随着科技的发展和不
断更新升级，工程技术人员需不断学习新知识、新技术，并深入研究保护动作原
理及整定计算原则，才能更好地服务于地铁供电设备运行、检修、试验技术管理，有效控制安全事件发生，保障地铁运营行车安全和供电设备安全。

参考文献
[1]薛永端,汪洋,徐丙垠.小电阻接地系统高灵敏度阶段式零序过电流保护[J].中国电机工程学报,2020(19):6217-6227.
[2]罗澍忻,董新洲.基于LCC的高压直流输电线路保护分析及展望[J].广东
电力,2019(12):121-129.
[3]刘宇.地铁钢轨电位限制装置电压保护异常动作分析及解决方案[J].中小
企业管理与科技,2021(7):166-167.。