(昆明地铁运营有限公司维修事业部供电中心云南昆明655400)
摘要:地铁是城市建设的重要组成部分,其功能性决定城市服务水平。直流牵引供电系统可满足地铁服务性能。为保障地铁列车的正常运行,降低故障情况下相关人员的伤害,故此,需对地铁直流牵引供电系统保护配合,对具体的地铁直流牵引供电系统保护的配置要求、原则和配合关系等展开研究,旨在综合提升馈线保护的配置效果,发挥地铁的功能性与可靠性。
关键词:地铁;直流牵引;供电系统;保护配合
地铁工程是缓解城市地面交通压力的重要举措,且随着城市发展进程加快,地铁建设项目也日渐增多,直流牵引供电系统也得到了更为广泛的应用。地铁选择直流供电的方式,因此,城市轨道交通的直流供电配电的配套装置、直流供电控制和保护装置均为核心技术,对保护地铁功能与可靠性具有积极意义。基于此,本文对地铁直流牵引供电系统展开分析,研究地铁直流牵引供电系统保护配合的意义,再分析直流牵引供电系统保护内容,研究具体保护配合方法,详细内容如下。
1地铁直流牵引供系统保护配合意义
地铁工程常选用直流供电系统,实现城市系统的功能性,其主要是由直流开关柜、控制和保护系统、接触网等构成。控制和保护系统是提升地铁的安全系数,达到提升地铁的整体可靠性的目的。其功能主要体现在两个方面,详细如下:
(1)确保列车行驶期间,提供足够的电能支持,保障供电的可靠性,并消除不必要的停电时间,达到增强经济效益的目的;
(2)直流牵引供电系统出现故障时,保护可达到快速切断故障的目的,进而避免列车和乘客的人身安全。
在保障直流牵引供电系统可靠性的基础上,保护系统还需要具有及时性的特点,当故障问题发生后,保护系统可实现快速切断故障,且保障故障的切断的准确性,并规避列车正常运行过程中一些电气参数变化所诱发的误跳情况,从而有效增强地铁车辆的运行安全,实现城市地铁的功能体现【1】。
2地铁直流牵引供电系统保护研究
2.1地铁直流牵引供电系统保护内容及原理
我国地铁直流牵引供电系统保护是在借鉴国外同类保护装置,结合国内地铁状况,实现对保护系统的构建,其具体要求为:①可适应所有线路供电方案,且变动灵活;②充分研究各类保护之间配合,确认直流牵引供电系统障碍时,完成切断任务;③可实现牵引电流与故障电流的区分,规避误跳。如列车启动时会产生短时间的电流过大,电压降低。接触网分段受车头内滤波电容di/dt、△I冲击变化的影响。④充分结合某些特殊的故障形式保护,如接触网与架空电线短路等。
具体直流牵引供电系统保护的工作中,为实现保护功能,主要是借助直流开关设备实现,又可被称之为直流断路器。其按照功能,可分为整流器回路断路器和馈线回路短路器。整流其回路断路器可用于控制与保护测直流,整流器出现故障后,断路器可完成切断。直流馈线回路断路器,用于控制与保护馈线侧的牵引电流,并完成对故障的切断【2】。
2.2地铁直流牵引供电系统保护配置原则
具体的地铁直流牵引供电系统中,不同的直流牵引供电系统,保护配置也存在一定差异,但是,具体的保护作用均相同。在实际的直流牵引供电系统建设中,为保障系统的安全性与可靠性,需要尽量减少保护配置,由于保护配置过多,会增加保护配合难度,还会增加保护配置成本。
第三接触轨供电方式的地铁供电系统中,具体V=750V,电阻相对较大,则短路电流较小,短路电流与牵引电流的区分难度加大。早期直流保护系统缺乏有效的保护装置,仅借助电流速断与过流保护实现故障切断,则效果不理想。这时直流双边联跳保护,可满足需求,达到保护地铁直流牵引供电系统安全的效果。此外,还有一种方式为直流双边联跳结合低压保护的方式。
对于架空接触网的牵引供电系统,其V=1500V,当牵引变电所产生故障后,会造成短路电流较大,电流速断器与过流保护,可实现对故障的切断。然而,如果故障发生位置为远端时,所产生的电流会变小,则电流速断器与过流保护功能不会体现。当前,一般选择电流上升率di/dt保护,与电流增量△I保护,达到提升直流供电保护效果的目的【3】。
2.3直流牵引供电系统保护的设置
直流牵引供电系统保护的设置需结合实际情况,直流馈线回路的设置中,其本身具有直流脱扣,当短路电流上升率达到40A/ms时,可完成切断,切断时间为2~3ms。中、远端短路故障保护,馈线直流开关柜上可设置成套的直流保护装置。例如SITRASPRO成套直流保护装置,其设置直流上升率di/dt,与电流增量△I保护、大电流IMAX、定时限过流保护IDMT等,实现促使断路器跳闸的目的。
3地铁直流牵引供电系统保护的整定与配合分析
3.1整定方法研究
针对具体直流牵引供电系统的整定方法相对较多,先对具体的集中保护整定方法进行分析,详细内容如下。
(1)大电流脱扣保护。大电流脱扣保护,属近端保护类型,定值可按照直流馈线峰值电流设定,可避免启动电流影响,并合理设置安全系数K。
(2)直流上升率di/dt,与电流增量△I保护。具体数值包括启动值E、返回值F,电流上升率di/dt保护延迟时间△T,电流增量△I保护延迟时间t△I等。按照实际需求对其进行设定与整定,并考虑误差的影响,从而达到整定直流上升率di/dt,与电流增量△I保护的目的。
(3)定时限过流保护。当前几种保护不能动作,则由过流保护提供。为保障其实际保护范围,需要对具体的设定值进行调整,并使得设定值在合理的基础上,尽可能缩小设定值,再对时间进行放大,达到延缓保护动作时间的目的。再研究接触网的负荷特性。通常情况下,电流设定需按照最大负荷计算方式,对电流进行设定,达到扩大范围的目的。对于时间的延迟,可结合启动时电流峰值时间与电流、时间曲线确定【4】。
(4)低电压保护。低电压保护作为馈线的后备保护,需要合理的对电压装置设定,动作时间则需要研究启动时电压下降时间、直流馈线断路器保护跳闸时间等,从而达到合理调整动作时间的目的,有效增强保护效果。
(5)逆流保护。当直流进线整流器回路出口短路,其电流数值较大,这时逆流保护动作发动,但因为逆流较小,则需要按照额定电流的50%展开设定,保障整定效果。
3.2直流保护配合验证
直流牵引供电系统的整定值,不仅需要结合计算确定,还需要通过直流短路试验加以验证,进而保障整定效果。通过实际计算,可以对各项保护的初始数值进行计算,促使各种保护可完成对直流保护的很好配合,只有通过直流短路试验,分析具体结果,确定整定值【5】。
结束语:
本文研究分析地铁直流牵引供电系统保护配合,先对具体直流牵引供电系统保护配合的意义,再详细的对地铁直流牵引供电系统保护展开研究,分析具体的保护内容及原理、保护配置原则及具体设置进行分析,再详细的对具体的整定和保护配合验证。从而保障地铁直流牵引供电系统的整体可靠性,推动地铁工程的功能性与服务性。
参考文献:
[1]徐小舟.地铁直流牵引供电系统保护配合的探讨[J].工程技术:文摘版,2016(5):00044-00044.
[2]刘晶.地铁直流牵引供电系统馈线保护方法及应用实践分析[J].装饰装修天地,2017(24):25-26.
[3]温晓荃.地铁直流牵引供电系统馈线保护分析[J].大科技,2017(24):19-20.
[4]范雷鸣.地铁车辆段直流牵引供电系统的优化研究[J].工业,2016(8):00190-00190.
[5]马强.基于城市轨道交通直流牵引供电系统试验探讨分析[J].工程技术:文摘版,2016(1):00051-00052.
作者简介:
朱长征(1986-),男,云南省宣威市人,民族:汉,职称:助理工程师,学历:本科.