地铁直流牵引供电系统保护配合分析与研究

地铁直流牵引供电系统保护配合分析与研究

朱长征

（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.