地铁直流牵引供电系统中的di_dt和_I保护

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自的延时阶段,互不影响,哪个保护先达到动作条件 时时间满足。在电流上升的过程中,虽然电流上升率曾
就由它来动作。一般情况下,di/dt 保护主要针对中远 经回落到di/dt整定值以下,但未达到di/dt返回延时值,
距离的非金属性短路故障,ΔI 主要针对中近距离的非 因此保护未返回。
金属性短路故障(金属性直接短路故障由断路器自身
di/dt and ΔI protection of DC traction supply system for metro vehicles
DONG Bin
(Operation Department, Guangzhou Metro Corporation, Guangzhou, Guangdong 510380,China)
(上接第 39 页) 在控制电路中,开关柜控制单元通过图 1 中的电压
变送器 U 2 来判断合闸前线路是否处于有压状态。如果 线路处于有压状态,则控制单元在断路器合闸时输出闭 锁信号至保护单元。断路器在合闸后,保护单元将di/dt 和ΔI 保护闭锁约300 ms,以躲过合闸时的冲击电流。
2 di/dt和ΔI保护整定的原则
方向性。一些旧型号的保护继电器对于反向电流是不 会动作的。由于Leabharlann Baidu机型保护继电器的普及,新一代的继 电器对于正向及反向电流可以有不同的整定值。一般 来说,反向电流的整定值比正向电流的整定值大得多。 这样对于系统可靠性又有了一定的提高。 1.4 合闸闭锁
在双边供电线路中,当断路器合于带负载的线路 上时,由于负载电流根据线路阻抗的大小而重新分配, 流过新合上断路器的电流与故障电流非常相似。在这 种情况下,保护有可能误动作。因此,保护装置需要设 置相应的闭锁措施。 ( 下转第53页)
直流系统短路具有短路电流上升速度快,短路电 流大的特点,因此直流系统的保护有别于交流系统。在 地铁直流牵引系统常用的保护中,电流上升率di/dt 保 护和电流增量Δ I 保护是两种重要的保护。这两种保护 可以在短路发生的初期检测到故障,相应的断路器可 以在短路电流达到稳态值之前将故障回路切除,保护 设备的安全。本文简要介绍这两种保护的原理及整定 原则。
掉对应的 269 线,并将拆除的线包扎好;同时将脚炉附
(2 )加强对辅机保护电器——自动开关的检测,保
近的杂物清理干净,消除火灾隐患。
证其在电路电流大或短路时能自动切除电源,避免辅
(2)干燥器加热管用于冬季空气管路结冰后解冻, 机绕组过流烧损接地;在日常检修中,对自动开关跳不
南方冬季温度高,不存在此类问题,因此对加热管接线 开或用手扳不灵活、拉弧严重的,一律更换;利用便携
那么一列列车正常的启动电流上升率仅为 0.5 kA/s。 段时间不超过di/dt 返回延时整定值,则保护不返回;
而故障电流的上升率可达到单列列车启启动电流的 反之保护返回。
几十甚至上百倍。d i / d t 和Δ I 保护就是根据故障电
图3 是Δ I 保护针对几种典型电流的动作情况:
流和正常工作电流在上升率这一特征上的不同来实
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第3期 罗 明,龚菊芳:SS6B型机车“辅接地”的原因及改进措施
可以拆除脚炉正负电源线:正端在司机室取暖开关 胶垫,接线端子尾部刷绝缘漆;加强盒盖密封胶圈的检
245QS(246QS)上去掉272、273线(277、278线),负端去 查并作淋雨试验,不合格的就更换。
3 结论
由于线路及列车情况的复杂性,di/dt 及Δ I 保护的
整定值除了理论计算外,必须经过相应的现场试验来 最终确定。广州地铁1 500 V直流断路器较为典型的保护 整定值见表 1。
项目 di/dt di/dt延时 ΔI ΔI 延时
表 1 保护整定值 整定值 40 A/ms 40 ms 4 000 A 5 ms
[2] SIEMENS. SITRAS DPU96 DIGITAL PROTECTIVE UNIT AND CONTRALLER [Z].Germany:SIEMENS AG,1998.
[3] SIEMENS. SITRAS 8MF94 DC-SWITCHGEAR OPERATING IN- STRUCTIONS VERSION F2 [Z].Germany:SIEMENS AG,1999.
也作相应切除。
式自动开关测试装置,对自动开关定期测试,有效防止
保护失灵现象。
4 结论
从2002 年3 月开始,株洲机务段对 SS6B 机车“辅接 地”故障进行重点整治,重点落实上述措施。从一年来 的技术数据统计可知,后 2 个季度“辅接地”故障发生 率比前 2 个季度降低了 7 5 %,而且没有造成机破。以往 “辅接地”故障多发部位如机车脚炉、干燥器加热管、 2 9 4 X S 插座等处从根本上得到整治,发生的接地故障 数量大大降低,而且使“辅接地”故障的判断查找更加 简洁明了;2 8 4 K E 线路改进后,机车“辅接地”误动作 的可能性基本杜绝,减少了机车的误扣台数。以上事实 说明,针对 SS6B 机车“辅接地”故障而制订的这些措施 是可行的。
图2 2 8 4 K E 线路改进后示意图
3.3 加强对插座和保护电器的检查 (1)利用机车小辅修对294XS 插座进行检查。清扫
内部灰尘,紧固接线端子螺钉,在盒盖内表面加绝缘橡
参考文献:
[1 ]张友松,朱龙驹. 韶山 4 型电力机车[ M ] . 北京:中国铁道出 版社,1997.
[2]赵嘉涛.电力机车电器[M]. 北京:中国铁道出版社,1999.
电流(4 ):保护未动作,在电流上升的过程中,电
的电磁脱扣装置来跳闸)。以下详细介绍两种保护的动 流上升率回落到di/dt整定值以下,且超过di/dt返回延
作过程。
时值,因此保护返回。在e 点保护重新启动,并以e 点作
1.1 di/dt电流上升率保护(以下简称di/dt)
为新基准点。
在运行中,保护装置不断检测电流上升率。当电流
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在双边供电线路中,di/dt和Δ I保护整定的原则如下: (a)di/dt 的整定值应尽可能的小,以获得尽可能大 的保护范围。 (b)di/dt 的整定值应足够大,以躲过列车的启动电 流和滤波器充电电流。 (c)Δ I 的整定值应足够大,以躲过保护区域之外发 生故障时的故障电流。 (d)di/dt 的延时应足够长,以免越区跳闸。
延时阶段,从ΔI 保护启动的时刻开始继电器以启动时 刻的电流作为基准点计算相对电流增量。若电流上升 率一直维持在 di/dt 保护整定值之上,在达到Δ I 保护的 延时整定值后,电流增量达到Δ I 保护整定值,则保护 动作。
1.3 保护的方向性 为了避免保护越区跳闸,di/dt 和Δ I 保护必须具有
护启动。在b点,对于情况(1)来说保护延时达到di/dt保
护延时整定值,且在ab 间电流上升率始终高于 di/dt 保
护整定值,保护动作;对于情况(2),在c 点,电流上升
率回落到保护整定值以下,而此时保护延时整定值尚
未达到,保护返回。
图3 ΔI 保护典型动作特性
图2 di/dt保护典型动作特性
1.2 Δ I 电流增量保护(以下简称Δ I) 在di/dt 保护启动的同时ΔI 保护也启动进入保护
Abstract: di/dt andΔI protection principle and working process is analyzed in the light of realization of non-metal short circuit protection in DC traction system of Guangzhou metro.The protection and setting principles and setting parameters of 1 500 V DC circuit breaker are given.
上升率高于保护设定的电流上升率时,di/dt 保护启动,
进入延时阶段。若在整个延时阶段,电流的上升率都高
于保护设定值,那么保护动作;若在延时阶段,电流上
升率回落到保护设定值之下,那么保护返回。
图2 表示了一个电流波形在两种保护整定值下的
动作情况。在图中分别用“(1 )”和“(2 )”来代表这两种
情况。图 2 中,a 点电流上升率高于 di/dt 保护整定值,保
2003 年第 3 期 2003 年 5 月 10 日
机车电传动 ELECTRIC DRIVE FOR LOCOMOTIVES
№3,2003 May 10,2003
城 市
地铁直流牵引供电系统中

的di/dt和ΔI保护


董斌

(广州地铁总公司 运营事业总部, 广东 广州 510380)
摘 要:通过广州地铁直流牵引系统非金属性短路故障保护的实现,分析了电流上升率di/dt和 电流增量ΔI保护原理和动作过程,给出了保护整定原则以及广州地铁1 500 V直流断路器的整定参数。
直流牵引的正常电流与故障电流在特征上有比较
第 3 期
董 斌:地铁直流牵引供电系统中的d i / d t 和ΔI 保护
明 显 的 区 别 。例 如 ,假 设 列 车 的 最 大 工 作 电 流 为
在计算电流增量的过程中允许电流上升率在相
4 k A ,列车启动时电流从零增长到最大值需要 8 s , 对较短的时间内回落到di/dt 保护整定值之下。只要这
广州地铁几年来的运营表明,di/dt和Δ I保护能够 迅速准确地切除非金属性短路故障,可靠性较高,对设 备的安全运行起到了非常重要的作用。
参考文献:
[1]SIEMENS. SIEMENS 3UB61TRIPPING UNIT FOR CURRENT RATE-OF-RISE RELEASE FOR HIGH SPEED DC CIRCUIT BREAKER [Z].Germany:SIEMENS AG,1994.
Key words: DC traction; short circuit protection; metro; Guangzhou
0 引言
随着城市轻轨和地铁系统的迅速发展,直流牵引 供电系统得到了越来越广泛的应用。电流上升率 d i / d t 和电流增量Δ I 保护被越来越多地应用到这些系统之 中。
1 保护原理
在广州地铁的直流牵引系统中,电流上升率 di/dt
收 稿 日 期:2 0 0 3 - 0 3 - 1 3
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和电流增量ΔI 这两种保护是通过专用的保护继电器实 现的。原理见图 1 。
图1 保护原理图
直流馈线电流的测量是通过分流器R2 和变送器U1 来实现的。电流在分流器R2 上的压降通过变送器 U1 隔 离、放大后,转换成标准信号,进入保护单元。
电流(1):保护未动作,电流增量虽然超过Δ I整定
现保护功能的。
值,但延时时间不足。
在实际运用中,di/dt和ΔI是通过相互配合来实现
电流(2):保护动作,电流增量超过Δ I 整定值,延
保护功能的,而且这两种保护的启动条件通常都是同 时时间满足。
一个预定的电流上升率。在启动后,两种保护进入各
电流(3):保护动作,电流增量超过Δ I 整定值,延
关键词:直流牵引; 短路保护; 地铁; 广州 中图分类号:U231+.8 文献标识码:A 文章编号:1000-128X(2003)03-0038-02
作者简介:董 斌(1976-), 男,1 9 9 8 年毕业于西南交 通大学电气工程学院,现 从事地铁供电系统的运行 维护工作。
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