1500V直流开关柜二次电源失电误报大电流脱扣保护动作故障分析

1500V直流开关柜二次电源失电误报大电流脱扣保护动作故障分析

何新禄

（长沙市轨道交通运营有限公司410000）

摘要：1500V直流开关柜是轨道交通变电系统的重要组成部分，是为地铁列车提供动力电源终端设备，其运行的稳定性直接关系到地铁供电的安全。本文针对长沙地铁变电所1500V直流开关柜二次电源失电误报大电流脱扣保护动作故障，就其过程、方法及原因展开分析并提供解决方案，以期提供类似参考。

关键词：1500V直流开关柜、地铁变电、二次电源失电、故障分析

一、故障概况

长沙地铁某站1500V直流开关柜发生二次电源失电误报大电流脱扣保护动作故障，并发出联跳信号至邻所直流开关柜，造成邻所直流开关跳闸，导致上行一个接触网供电分区停电。

二、故障报告

1、由于该项目1500V直流断路器线圈为电保持，线圈电源失电后，会立即跳闸，因“断路器分闸后非保护装置命令而突然发生分位的情况”，故直流馈线断路器报出大电流脱扣保护动作，同时向邻站发送联跳信号。

2、邻所直流馈线断路器被联跳跳闸。

3、造成相邻两站上行一个接触网供电分区停电，导致列车无法通行。

4、本次直流开关柜二次电源失电发出大电流脱扣保护动作信号，并发出联跳信号，扩大了事故范围，加大了事故的影响范围。

三、主要问题及特点

1、1500V直流断路器线圈采用电保持，一旦线圈电源失电后，便会导致开关立即跳闸。

2、二次电源的稳定性和可靠性，对保证1500V直流开关稳定运行起着尤为重要的作用。

3、对于二次电源失电导致直流开关柜跳闸误报大电流脱扣动作，并发联跳信号至邻所，扩大事故范围，暴露出直流开关在判断大电流脱扣保护动作时，逻辑判据存在一定的问题和未做相关闭锁措施。

四、分析过程

对牵引降压混合所进行直流控制电压对1500V直流柜断路器合闸状态的影响测试。经过测试如下：

1、测试过程介绍

1）将所有直流柜断路器小车，摇至试验位。防止网上电压传入所内。

图1直流电压波形截图

2）合闸201、202、213、214断路器（抽一个供电方向做测试）。

3）将直流屏蓄电池切除。（不切除无法降低直流电压）

4）切除不使用的直流负载。

5）将硅链控制打到最低。直流母线电压降至85V（直流开关未跳闸）

6）退出3台充电模块，用2台充电模块带直流负载。（单台充电模块额定电流10A，此时负载为15A。投入2台保障负荷及方便测试）

7）直流控制电压降至70V时，201断路器跳闸。（保护装置显示大电流脱扣）

8）直流控制电压降至64V时，202、213、214断路器跳闸。（保护装置显示大电流脱扣）

9）所有设备恢复原状。

2、相关记录图片

1）直流电压波形图

2）后台故障报告

图2后台故障报告

五、原因分析

1）从测试过程看出，当控制电压降低到一定数值后，直流开关合闸线圈无法保持导致跳闸，并发出联跳信号至邻所，报文显示大电流保护动作。

2）当直流开关二次控制电源失去后，直流开关跳闸并发出联跳信号至邻所，报文显示大电流保护动作。

3）经现场检查，直流开关柜并未对二次电源不稳性及失电造成大电流脱口保护动作，做出相应的逻辑判据和闭锁措施。

六、解决方案及结论

1、由于对二次电源供电设备进行了相关整改任务，从而保证了直流电源的稳定性。

2、1500V直流开关柜合闸线圈，因产品选型时采用了电保持的方式，后期更改难度和施工量很大，故仍采用电保持方式。

3、现改进方案为取消原线圈电源微型断路器辅助触点，在微型断路器输出回路中并联一个C7-A20D/DC110V型中间继电器，并将该中间继电器常闭点作为线圈电源故障信号输入至保护装置；这样可以通过中间继电器的线圈得电与否来判断交直流屏提供的线圈电源是否失效，以此进行解决此功能偏差；避免在该工作电源失效的特殊工况下保护装置检测出大电流脱扣保护并向邻站发送联跳信号的情况。

（1）方案原理说明：

对全线的线圈电源微型断路器辅助触点进行拆除并加装中间继电器。

图3改进前二次原理图

图5改进后二次原理图

（2）实施步骤：

1）下图6是原低压室元器件布置图。拆除图中画圈位置所示区域内的微型断路器辅助触点上的线号为L12+和5的两根线。

参考文献

[1]刘玥.直流系统运行与维护[J].黑龙江科技信息.2010(21)

[2]韩志杰.城轨直流牵引供电系统短路试验[J].都市快轨交通.2013(01)

图6原低压室元器件布置图

2）下图7是增加继电器后的低压室元器件布置图，画圈位置内所示的是新增继电器的安装位置，两端用终端挡块固定，并将原拆除的线号为L12+和5的两根线分别接入中间继电器的12和11接线端。并截取两根2.5mm2软电缆，分别套上L12+和L12-号码管，引接于继电器A1和A2接线端。

图7增加继电器后的低压室元器件布置图

上述改进对二次电源电源异常工况情况下的优化改进方案，预估单个标准站改进耗时约4-5小时。通过现场设备的测试验证，1500V直流开关柜在二次电压异常发生时，未报出大电流脱口动作信号，联跳邻所信号未发出，从而保证了开关运行的稳定性。