韓志杰

(北京城建設(shè)計(jì)研究總院有限責(zé)任公司 北京 100037)

可靠、穩(wěn)定的直流牽引供電系統(tǒng)是城市軌道交通列車(chē)安全、高效運(yùn)行的重要保障，意義重大，不容得有任何閃失。因此，在列車(chē)試運(yùn)行之前對(duì)直流牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際短路試驗(yàn)顯得尤為重要，以此來(lái)校驗(yàn)直流設(shè)備系統(tǒng)短路后動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定、開(kāi)關(guān)的快速分段能力、繼電保護(hù)整定值、接觸網(wǎng)阻抗等各項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，考查整個(gè)電源最大短路電流的輸出能力值，從而確保整個(gè)直流牽引供電系統(tǒng)的完備以及各系統(tǒng)之間的和諧穩(wěn)定，更好地服務(wù)于城市軌道交通，給乘客營(yíng)造一個(gè)安全穩(wěn)定的乘車(chē)環(huán)境。

1 短路點(diǎn)的選擇

結(jié)合重慶軌道交通1號(hào)線(朝天門(mén)—沙坪壩段)工程(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“全線”)進(jìn)行計(jì)算和分析。

1.1 工程概況

重慶軌道交通1號(hào)線(朝天門(mén)—沙坪壩段)工程線路長(zhǎng)約16.5 km，均為地下線，正線共設(shè)6座混合變電所，分別為小什字、七星崗、鵝嶺、歇臺(tái)子、高廟村、沙坪壩混合變電所。該工程采用集中供電方式，110 kV/35 kV兩級(jí)電壓制供電，中壓35 kV采用分區(qū)環(huán)網(wǎng)供電，牽引用電采用DC1500 V架空接觸網(wǎng)供電。

1.2 直流牽引供電系統(tǒng)全線短路電流計(jì)算

為了滿(mǎn)足全線直流牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)需求，保證短路試驗(yàn)效果，驗(yàn)證全線短路的最大能力，對(duì)全線進(jìn)行了系統(tǒng)的直流短路計(jì)算。

與以往工程不同，此次計(jì)算應(yīng)用了目前國(guó)際上先進(jìn)的牽引供電仿真計(jì)算軟件ELBAS-SINANET。該軟件可以綜合考慮各種工況下?tīng)恳W(wǎng)饋線最大負(fù)荷電流及時(shí)間、牽引網(wǎng)發(fā)生短路故障的暫態(tài)短路電流值、穩(wěn)態(tài)短路電流值及電流變化率，從而快速準(zhǔn)確地計(jì)算出各種短路電流值。

通過(guò)仿真計(jì)算，得到全線短路電流分布曲線以及各牽引變電所饋線短路電流曲線(計(jì)算過(guò)程略)。當(dāng)全線的各個(gè)牽引變電所均正常投入運(yùn)行時(shí)，全線最大短路電流約為63 kA，發(fā)生在七星崗站牽引變電所的出口處，如圖1所示。

全部參與研究者均予以抗血小板凝集、吸氧、改善腦細(xì)胞代謝、營(yíng)養(yǎng)神經(jīng)、降低顱內(nèi)壓等常規(guī)治療。對(duì)照組在此基礎(chǔ)上采取舒血寧注射液治療方式,取舒血寧注射液(產(chǎn)商:武漢聯(lián)合藥業(yè)有限責(zé)任公司,國(guó)藥準(zhǔn)字:Z20030088)20ml混合濃度為0.5的250ml葡萄糖溶液,予以患者靜脈滴注,每日1次;而觀察采取舒血寧和依達(dá)拉奉并用治療方式,在對(duì)照組治療基礎(chǔ)上,取依達(dá)拉奉注射液(產(chǎn)商:石藥集團(tuán)恩必普藥業(yè)有限公司,國(guó)藥準(zhǔn)字:H20050299)30mg混合濃度為0.9的100ml生理鹽水,予以患者靜脈滴注,每日1次。兩組患者均進(jìn)行為期15天的治療,以此為1個(gè)療程。

3)試驗(yàn)前，核對(duì)設(shè)備保護(hù)定值及動(dòng)作時(shí)間配合的正確性。

圖1 全線直流牽引供電系統(tǒng)短路電流分布曲線

1.3 單個(gè)牽引變電所輸出短路電流計(jì)算

鵝嶺站—歇臺(tái)子站的牽引供電間距最大，約3.962 km。此時(shí)歇臺(tái)子站牽引變電所出口處(K9+936.7)的短路電流約為52 kA，遠(yuǎn)端短路(K6+115.655)歇臺(tái)子站牽引變電所提供的短路電流約為13.8 kA，如圖2所示。

為避免對(duì)接觸網(wǎng)造成直接傷害，試驗(yàn)時(shí)在接地點(diǎn)上安裝一組臨時(shí)接地線連接裝置，接法如下:在接地點(diǎn)匯流排上安裝2個(gè)匯流排電連接線夾，間距300 mm，將一小段150 mm2硬銅絞線彎成U型，通過(guò)接線端子與匯流排電連接線夾相連，形成一個(gè)U型臨時(shí)接地掛環(huán)。在試驗(yàn)前，用接地線將此臨時(shí)接地掛環(huán)與鋼軌連接。在與鋼軌連接時(shí)，需對(duì)鋼軌進(jìn)行除銹處理且連接牢固，以避免連接處產(chǎn)生較大的接觸電阻，當(dāng)電流過(guò)大時(shí)燒壞鋼軌，如圖4所示。

磨河水庫(kù)屬小型水庫(kù)，由于工程自身規(guī)模較小，所以投入的資金和人員受相關(guān)水利部門(mén)管理限制。建設(shè)資金少、使用是否合理，人員匱乏、專(zhuān)業(yè)素質(zhì)如何，這些因素都是嚴(yán)重影響磨河水庫(kù)工程建設(shè)的重要因素。

選取正常雙邊供電時(shí)和非正常大雙邊供電時(shí)距離最遠(yuǎn)的兩個(gè)牽引變電所進(jìn)行分析。

7)試驗(yàn)結(jié)束后，檢查開(kāi)關(guān)及觸頭是否燒傷或有殘留物，檢查接觸網(wǎng)、走行軌短路點(diǎn)的連接處是否燒傷、損壞。

圖2 牽引變電所直流短路電流曲線(正常雙邊供電時(shí))

1.3.2 非正常大雙邊供電

步驟 2：如果則（Vinter）是下一個(gè)中繼，否則（Vintra）是下一個(gè)中繼，輸出下一個(gè)中繼，轉(zhuǎn)到算法1中的步驟3.

保護(hù)裝置的采樣范圍為20000 A，但此次短路電流的最大值已經(jīng)超過(guò)采樣范圍，無(wú)法得到直觀的短路峰值電流，這也是試驗(yàn)中的一個(gè)難題。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，短路電流波形符合拋物線的幾何性質(zhì)，因此可以通過(guò)已知短路電流的上升率和下降率來(lái)估算短路電流的最大值。短路電流上升率為2246.6 A/ms，下降率為2795.6 A/ms，波形斷口時(shí)間為 9.7 ms，估算得到短路電流最大值為32221 A。

圖3 牽引變電所直流短路電流曲線(非正常大雙邊供電時(shí))

1.4 短路試驗(yàn)位置

1)歇臺(tái)子站牽引變電所投入運(yùn)行，其余牽引變電所退出，所有縱聯(lián)開(kāi)關(guān)分閘，在歇臺(tái)子站牽引變電所的出口處(K9+936.7)進(jìn)行短路試驗(yàn)。

2)歇臺(tái)子站牽引變電所投入運(yùn)行，其余牽引變電所退出，鵝嶺站左右線縱聯(lián)開(kāi)關(guān)合閘，其余所有站縱聯(lián)開(kāi)關(guān)分閘，在七星崗站牽引變電所的出口處(K3+091.835)進(jìn)行短路試驗(yàn)。

2 短路試驗(yàn)方法

2.1 設(shè)置方案

1.3.1 正常雙邊供電

圖4 短路試驗(yàn)接線

2.2 注意事項(xiàng)

1)試驗(yàn)前，相關(guān)區(qū)間的接觸網(wǎng)應(yīng)保持停電狀態(tài)，接觸網(wǎng)電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)位置。

2)試驗(yàn)前，在試驗(yàn)變電所應(yīng)采用“電壓-電流法”，測(cè)量閉合回路的直流電阻，以確認(rèn)回路完整閉合。

首先，學(xué)徒制有利于因材施教。學(xué)徒制使學(xué)生能夠近距離與老師接觸，一方面可以學(xué)的更細(xì)，更全面；另一方面可以讓教師對(duì)學(xué)生的特點(diǎn)更加了解，有利于因材施教。針對(duì)部分學(xué)生接受能力不足的問(wèn)題，教師應(yīng)有針對(duì)性的對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)化練習(xí)。而接受能力慢的學(xué)生往往掌握的扎實(shí)，在實(shí)踐的過(guò)程中更容易發(fā)現(xiàn)更多的問(wèn)題，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，有時(shí)候也能做到“教學(xué)相長(zhǎng)”。只要教師有耐心，是可以把這樣的學(xué)生帶好的。有的學(xué)生接受能力快，很容易就能掌握老師的技術(shù)，但操作上往往不認(rèn)真，容易出錯(cuò)，也要讓他們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的練習(xí)才能鞏固。因此教師要了解學(xué)生的特點(diǎn)，根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)來(lái)安排教學(xué)任務(wù)，這樣更有利于學(xué)生的“學(xué)”和教師的“教”。

4)試驗(yàn)前，檢查區(qū)段內(nèi)架空地線與接地裝置每一處的連接點(diǎn)，并用力矩扳手緊固。

5)試驗(yàn)前，檢查直流開(kāi)關(guān)所在高壓室的消防設(shè)施，如設(shè)有氣體消防設(shè)備，應(yīng)確認(rèn)其在“手動(dòng)”位置，并預(yù)留足夠的臨時(shí)消防用具。

6)試驗(yàn)前，在短路點(diǎn)兩側(cè)20 m做好防護(hù)，不允許有任何人進(jìn)入此區(qū)域，并設(shè)置防護(hù)標(biāo)志。

其中，被解釋變量Buyinsuri表示第i個(gè)農(nóng)戶(hù)購(gòu)買(mǎi)種植業(yè)保險(xiǎn)的意愿程度；核心解釋變量Kpspolicyi和Neighinsuri分別表示第i個(gè)農(nóng)戶(hù)對(duì)保費(fèi)補(bǔ)貼政策的認(rèn)知程度與鄰里是否參保；Xi表示控制變量，包括農(nóng)戶(hù)的性別、年齡、文化程度、家庭年收入、種植業(yè)保險(xiǎn)對(duì)農(nóng)戶(hù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要性和發(fā)生自然災(zāi)害的可能性等因素；μi為隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)。

2.5 相關(guān)性分析 在試驗(yàn)組中，Pearson相關(guān)分析顯示臨床妊娠率與AFC呈明顯正相關(guān)(P<0.05)，與AMH呈明顯負(fù)相關(guān)(P<0.05)，見(jiàn)表3。

3 短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

3.1 近端短路試驗(yàn)

試驗(yàn)環(huán)境溫度為20.6℃，濕度為93.1%，跳閘波形如圖5所示。

隨課微作文寫(xiě)作，是作文教學(xué)的新路徑。如果能在整體把握教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上，將初中三年的寫(xiě)作目標(biāo)化整為零，將寫(xiě)作要求分解成細(xì)小的、系統(tǒng)的能力訓(xùn)練點(diǎn)（即微點(diǎn)），逐個(gè)突破，然后再化零為整，融會(huì)貫通，層級(jí)推進(jìn)，螺旋提升，就能有效地解決傳統(tǒng)作文教學(xué)中的“大而化之”的弊端，提高學(xué)生寫(xiě)作興趣。

圖5 直流開(kāi)關(guān)短路跳閘波形(近端)

鵝嶺站牽引變電所解列，此時(shí)七星崗站—歇臺(tái)子站的牽引供電間距最大，約為7 km。歇臺(tái)子站牽引變電所出口處(K9+936.7)的短路電流約為51 kA，遠(yuǎn)端短路(K3+091.835)歇臺(tái)子站牽引變電所提供的短路電流約為8.8 kA，如圖3所示。

波形顯示繼電保護(hù)出口時(shí)間為短路后的1.1 ms，ΔI保護(hù)延時(shí)設(shè)定為1 ms，保護(hù)出口時(shí)的電流值為4148 A。從保護(hù)出口開(kāi)始，計(jì)算斷路器全分段時(shí)間為24.8 ms。檢查主觸頭，發(fā)現(xiàn)有一定程度的灼傷痕跡，滅弧罩內(nèi)部出現(xiàn)一定程度的放電痕跡。

通過(guò)試驗(yàn)得出結(jié)論:試驗(yàn)結(jié)果數(shù)值比仿真軟件計(jì)算結(jié)果數(shù)值小，這說(shuō)明直流保護(hù)性能良好，快速限制了短路電流的上升，將短路電流限制在較低水平。試驗(yàn)結(jié)果顯示，斷路器能夠安全切斷系統(tǒng)短路電流，驗(yàn)證了開(kāi)關(guān)良好的分段能力。

3.2 遠(yuǎn)端短路試驗(yàn)

試驗(yàn)環(huán)境溫度為20.6℃，濕度為93.1%，跳閘波形如圖6所示。

要使終端設(shè)備視頻顯示連續(xù)，要求處理器在1s內(nèi)能夠壓縮編碼且通過(guò)3 G網(wǎng)絡(luò)傳輸25幀左右的圖像。在實(shí)際情況下處理器在1s鐘智能處理5幀左右的圖像，根本不能達(dá)到要求，只有對(duì)編碼器進(jìn)行優(yōu)化后，才能滿(mǎn)足監(jiān)控的實(shí)時(shí)性。

圖6 直流開(kāi)關(guān)短路跳閘波形(遠(yuǎn)端)

波形圖顯示，短路峰值電流為6661.2 A。波形顯示繼電保護(hù)出口時(shí)間為短路后7.9 ms，電流上升率為326.9 A/ms，保護(hù)出口時(shí)電流值為2584 A。繼電保護(hù)動(dòng)作正常。從保護(hù)出口開(kāi)始，計(jì)算斷路器全分段時(shí)間為48.3 ms。檢查主觸頭，發(fā)現(xiàn)有輕微的灼傷痕跡，滅弧罩內(nèi)部出現(xiàn)一定程度的放電痕跡。

通過(guò)試驗(yàn)得出結(jié)論:試驗(yàn)結(jié)果數(shù)值與仿真軟件計(jì)算結(jié)果數(shù)值相符，驗(yàn)證了直流保護(hù)的性能和開(kāi)關(guān)的分段能力。

4 結(jié)語(yǔ)

這是一次經(jīng)過(guò)科學(xué)分析論證、現(xiàn)場(chǎng)成功演繹的直流牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)，結(jié)果驗(yàn)證了整個(gè)電源的最大短路輸出能力，確保了直流設(shè)備系統(tǒng)的完備，達(dá)到了理想的效果。

對(duì)于其他城市軌道交通的具體工程項(xiàng)目，應(yīng)結(jié)合其實(shí)際情況，具體問(wèn)題具體分析。在試驗(yàn)前，應(yīng)充分考慮試驗(yàn)環(huán)境濕度大對(duì)試驗(yàn)造成的影響，考慮對(duì)地短接線設(shè)置的方式不同對(duì)試驗(yàn)的影響，考慮架空接觸網(wǎng)與接觸軌制式不同對(duì)試驗(yàn)的要求等。本研究的思路及試驗(yàn)方法可為直流牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)的進(jìn)一步開(kāi)展提供參考。

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［5］GB/T 10411—2005城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

［6］北京城建設(shè)計(jì)研究總院有限責(zé)任公司.重慶軌道交通1號(hào)線(朝天門(mén)—沙坪壩段)工程供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)文件［G］.北京，2009.

［7］于松偉，楊興山，韓連祥，等.城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用［M］.成都:西南交通大學(xué)出版社，2008.