直流牵引网判别性自动重合闸原理

1

直流牵引网判別性自动重合闸原理

丁光发

（武汉市轨道交通有限公司 武汉 430030）

摘要：通过对“线路短路判別测试与自动重合闸的配合示意图”等电路图的研究，阐述了直流牵引网线路短路判別测试与自动重合闸原理

关键词：直流牵引网；线路短路判別测试；自动重合闸；配合

在城市轨道交通直流牵引供电系统中，牵引所的直流馈线开关柜一般均带有线路短路判別测试及自动重合闸装置。有此装置：当每日晚间停止运营将直流快速断路器（下面简称HSCB ）跳闸后，在次日凌晨HSCB 合闸送电前，可以对接触网线路正常与否先作一番测试，若有异常情况早发现可及时处理；由于车辆牵引电气设备的偶发故障及户外接触网因意外原因接地造成短路，致使HSCB 跳闸，为防止在接触网存在短路情况下，因盲目性合闸有可能造成故障扩大，或HSCB 主触头烧损，或整流器元件损坏等情况的发生，在HSCB 跳闸后能通过先自动判别故障性质，再确定是否自动重合——是过载或瞬时性的短路故障己消失允许重合，若短路故障未消除则不重合。

武汉市轨道交通有限公司一号线一期工程，牵引所的直流开关柜手车部份，即HSCB 装置（含SEPCOS 微机控制和保护系统）系成套从国外引进，对其线路短路判別测试及自动重合闸装置，仅拫据制造商提供的说明书，弄清原理是比较困难的。为此，本着弄清原理，并根椐自己在调试中的实践经验，笔者设计绘制了“接入线路短路判別测试旁路装置的等效电路”及“线路短路判別测试与自动重合闸的配合示意图”等电路图，下面将对“直流牵引网判別性自动重合闸原理”的个人理解，写成文章供从事城市电气交通供电专业的同行们参考。

1 直流牵引网线路短路判別测试原理

接入线路短路判別测试“旁路装置”的等效电路见图1所示。 图中：K c ——测试接触器；R c ——测试电阻，1K Ω可变电阻：R1——分压

电阻，1M Ω；R2

——分压电阻，

10k Ω；R q ——电压取样电阻，100Ω可变电阻；B u ——电压变送器，取样输入电压额定值60mV ； R re ——线路剩余电阻（接触网与走行轨之间的电阻）。

判别直流牵引网线路是否短路，在HSCB 跳闸后由R q 取样测得U f ＜U f residue

（直流馈

走行轨Rq Kc接通时的等效电路图1：接入线路短路判别测试旁路装置的等效电路

2

电线路残留电压U f residue 的整定值为150V ，当U f ＞150V 表示此双边供电线路带电）时，SEPCOS 输出命令线路短路判別测试“旁路装置”接入，即K c 接通。当K c 接通时，由等效电路可以看出，牵引所直流输出750V 电压经测试电阻R c 与线路剩余电阻R re 的串联负载电路，电压变送器B u 取样R re 两端电压，当SEPCOS 微机控制和保护系统判别R re ＜⒉５Ω（整定值），则视为短路，不发HSCB 重合闸命令。

该电路短路判別电压取样的设计是非常巧妙的。电压取样电阻R q ，它有两个功能：在HSCB 合闸后，取样电压大小表示的是直流母线电压值，在HSCB 跳闸且测试接触器K c 合上前，取样电压大小表示的是接触网线路的电压；在HSCB 跳闸且测试接触器K c 合上后，取样电压大小表示的是接触网与走行轨之间的电阻值。实现这两个功能，它们的调试方法，我是这样理解的：①取直流母线电压校验值为1000V 时，调整可变电阻R q 值使其输出60mV 给电压变送器B u (母线电压1000V ，电压取样电路在串有分压电阻R1及R2分別为1M Ω及10k Ω情况下，调整可变电阻R q 值在约60.6Ω时其两端电压降为60mV)；②在母线校验电压1000V ，HSCB 跳闸且测试接触器K c 合闸情况下，取R re 的校验值为10Ω，调整测试电阻R c 值使R q 输出60 mV (设调整后的R c ＝990Ω，当母线校验电压为1000V 时，则在R re 为10Ω时的两端电压降为10V ，约60.6Ω的R q ，经串有分压电阻R2取样，其两端电压降应为60mV)。

由此看来，在测试接触器K c 合上后，只要R q 的取样电压小于15 mV ，就表示R re 小于

2.5Ω，视接触网线路为短路，SEPCOS 装置就不会向HSCB 发重合闸指令。

2 线路短路判別测试功能逻辑图原理

2．1 测试直流馈线电压类型示意图

图2为测试直流馈线电压类型示意图。 由图2可以看出：不论HSCB 操作方

式在“就地”位还是“远方”位，只要输

入合闸命令，在HSCB 合闸前，SEPCOS

均发测试命令对线路进行短路判別测试。测试时，HSCB 柜前面板上的“测试进行中”指示灯会出现短暂闪亮。 HSCB 操作方式在“就地”位，在

HSCB 保护跳闸后，“线路测试”不会自动进行（只有操作方式在“远方”位时，“线路测试”才能自动进行）。要了解线

路情况决定是否合闸，须按人工“线路测

试”按钮，自动延时4″后进行判別测试。

HSCB 操作方式在“远方”位，在HSCB

保护跳闸后，“线路测试”须经延时10″

（整定值）后进行。

2.2 “远方”运行方式HSCB 保护跳闸的线路短路判別测试逻辑示意图

图3为

“远方”运行方

式HSCB 保护跳闸的线路短路判別测试逻辑示意图。当在“远方”操作在“就地”操作延时4秒测试直流馈线电压U f

图2：测试直流馈线电压类型示意图延时4秒HSCB保护跳闸闭锁图3：HSCB“远方”运行方式保护跳闸的线路短路判别测试逻辑示意图

3

HSCB 操作方式采用 “远方”位，在HSCB 保护跳闸后的线路短路判別测试情况有三种类型：

① 由R q 取样测得的U f ＞U f low （接触网允许工作最低电压整定值为450V ），线路短路判別测试“旁路装置”不投入而直接重合HSCB 。

② 测得450V ＞U f ＞U f residue （整定值为150V ），按设置参数在约1分钟时间内测3次（每测1次，“测试进行中”灯闪亮1次），3次测完后停止测试并“闭锁”灯亮。须要注意的是，测得的U f 在此范围，线路短路判別测试“旁路装置”是不投入的，HSCB 也不会重合。

③ 测得的U f ＜150V ，闭合线路测试接触器将线路短路判別测试“旁路装置”接入，测量线路回路电阻R re 在约1分钟时间内可接入3次，每次接入时间为1″。3次测完后测试停止并“闭锁”灯亮。线路回路电阻R re ＞⒉５Ω，HSCB 自动重合。

线路短路判別测试参数可调范围：测试次数N=1～10，两次测试的间隔时间D=10～120〃，每次测试的时间T=1～10〃。现我们的实际设置值，当操作方式在“远方”位时HSCB 跳闸后约1分钟时间内： N=3， D=10″， T=1″。

2.3 HSCB 合闸与“就地”运行方式保护跳闸的线路短路判別测试逻辑示意图

图4为HSCB 合闸与

“就地”运行方式保护跳闸

的线路短路判別测试逻辑示意图。

人工按“线路测试”

按钮后，若测

试结果为U f ＞450V 或Ｒre ＞⒉５Ω则HSCB 均会自动重合；若测试结果为450V ＞U f ＞150V 或Ｒre ＜⒉５Ω则“闭锁”灯亮。在“闭锁”灯亮后，过了一段时间想再了解一下线路情况，则先按“复归”按钮解除“闭锁”，尔后再按“线路测试”按钮，自动延时4″后进行测试，若此时线路故障已消失，则HSCB 自动合闸。

3 线路短路判別测试与自动重合闸的配合

HSCB 在“远方”运行方式时，线路短路判別测试与自动重合闸的配合示意图如图5所示。 HSCB 因过负荷或保护功能（如I max 保护、DDL 保护——反应电流变化率

di/dt 和电流增量△I 的保护、低电压保护等）跳闸

后，延时10秒（整定值）

后经线路短路判別测试判

HSCB合闸输入命令在“就地”方式HSCB跳闸

图4：HSCB合闸与“就地”运行方式保护跳闸的线路短路判别测试逻辑示意图

.

图5：线路短路判别测试与自动重合闸的配合示意图