范國榮

摘 要：地鐵直流牽引供電系統(tǒng)保護技術(shù)的有效落實，一方面能夠降低短路或斷路故障出現(xiàn)的概率，使線路內(nèi)的電力設(shè)備得到保障，避免出現(xiàn)較大的經(jīng)濟損害；另一方面，更憑借斷流器等裝置的利用，提升了供電系統(tǒng)運行的可控性，使地鐵供電系統(tǒng)構(gòu)建的穩(wěn)定性與可靠性得到提升。本文基于地鐵直流牽引供電系統(tǒng)保護技術(shù)展開分析，在明確保護與設(shè)計要求同時，期望為后續(xù)地鐵供電系統(tǒng)的構(gòu)建提供良好參照。

關(guān)鍵詞：地鐵工程；直流牽引；供電系統(tǒng)；饋線保護技術(shù)

1 直流牽引供電系統(tǒng)饋線保護要求

地鐵直流牽引供電系統(tǒng)是地鐵車輛運行信息傳輸與引導(dǎo)的前提，更是地鐵系統(tǒng)功能持續(xù)利用的基礎(chǔ)。根據(jù)已有直流牽引供電系統(tǒng)資料可知，其保護技術(shù)主要分為電流與電壓兩種方式，根據(jù)電網(wǎng)框架與作用的不同，保護方式的選擇也需要進行適當(dāng)調(diào)整。由此可見，在完整的直流牽引供電系統(tǒng)中，饋線保護方式不止一種，而從實際保護措施狀況可知，多數(shù)供電系統(tǒng)多采用電流為主而電壓為輔的保護措施。同樣，根據(jù)以往故障資料可知，直流牽引供電系統(tǒng)保護措施必須滿足過載電流保護裝置反應(yīng)靈敏，能夠及時隔絕故障隱患的要求，才能確保供電系統(tǒng)運行質(zhì)量不會受到影響，同時，還需要借助不同的供電方案與智能識別裝置，提升電網(wǎng)管理工作的可控能力。

2 直流牽引供電系統(tǒng)保護設(shè)計分析

地鐵直流牽引供電保護系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該將電流保護作為核心，將電壓保護置于其次，并根據(jù)地鐵電網(wǎng)運行穩(wěn)定性要求提供適當(dāng)?shù)臄嗦菲餮b置，提供完善的備用電網(wǎng)系統(tǒng)，才能有效避免電力故障對供電系統(tǒng)的損害，使電力設(shè)備得到更全面的技術(shù)保障。在此期間，直流牽引供電系統(tǒng)保護設(shè)計工作應(yīng)著重分析電力系統(tǒng)可能潛在的風(fēng)險，并借助饋線措施判斷常出現(xiàn)的故障部位與可能造成的功能性損害，才能確保斷路器設(shè)置準(zhǔn)確，能夠在檢測到過載電流的時迅速斷開電力回流，以此避免電力設(shè)備受過載電流影響，出現(xiàn)損壞或事故風(fēng)險。同時在設(shè)置整流回路斷流器與直流饋線斷流器過程中，還需要根據(jù)兩種設(shè)備不同原理與作用進行深入分析，以避免安裝錯誤的情況出現(xiàn)，影響地鐵供電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

首先，在地鐵系統(tǒng)運行過程中，若出現(xiàn)供電系統(tǒng)跳閘的狀況，則地鐵測量在經(jīng)過接觸網(wǎng)分段時便極易受沖擊電流作用產(chǎn)生額外電流，使電網(wǎng)系統(tǒng)電壓增加，如此便降低了斷流器工作的質(zhì)量。所以，在地鐵直流牽引供電系統(tǒng)保護設(shè)計工作中，必須盡量提供系統(tǒng)保護措施，并加強電網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)控水準(zhǔn)，以此避免系統(tǒng)跳閘問題的出現(xiàn)。

其次，在供電系統(tǒng)保護期間，設(shè)計者應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)運行環(huán)境分析可能潛在的風(fēng)險，并借助有機聯(lián)系消除直流系統(tǒng)中可能出現(xiàn)短路的風(fēng)險，才能避免過載電流等隱患出現(xiàn)，使供電系統(tǒng)運行得以保障。

最后，在常見故障位置，設(shè)計者應(yīng)根據(jù)故障問題選擇適宜的保護措施，確保直流供電系統(tǒng)不會受到外界環(huán)境等因素的影響，才能進一步確保地鐵電網(wǎng)運行穩(wěn)定，避免對地鐵管理部門帶來經(jīng)濟損失。

3 直流牽引供電系統(tǒng)保護技術(shù)分析

3.1 大電流脫扣保護技術(shù)

根據(jù)地鐵直流牽引供電系統(tǒng)故障資勞可知，短路電流問題在系統(tǒng)中發(fā)生頻率最高，并且潛在危害與傷害也最大，若不及時加以隔離保護，則勢必會嚴(yán)重?fù)p傷電力設(shè)備，甚至直接影響地鐵功能體系的正常使用。故而，在饋線保護時首先便要避免短路故障出現(xiàn)，而大電流脫扣保護裝置便是借助斷路器效應(yīng)隔絕保護措施的一種手段。根據(jù)脫扣保護技術(shù)原理可知，當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生短路等其他故障時，斷路器感應(yīng)到大電流會自動跳閘，以此中斷線路供電，避免對饋線造成損害。另外，從以往直流牽引供電系統(tǒng)故障來看，當(dāng)直流斷路器檢測到線路瞬時電流大于額定要求時，能夠在短時間內(nèi)將線路系統(tǒng)電流截斷，并及時將線路轉(zhuǎn)為備用系統(tǒng)，以此保障地鐵工作正常開展，如此也同樣鞏固了供電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

3.2 過流保護措施

直流饋線保護系統(tǒng)根據(jù)過流保護動作的時間可以分為無延時過流保護和延時過流保護，兩者最大的區(qū)別就是有沒有設(shè)定動作延時值。無延時過流保護不設(shè)定動作延時值，其基本作用原理和大電流脫扣保護原理相似，一旦檢測到系統(tǒng)的電流高于運行時允許的定值時，饋線開關(guān)立馬做出反應(yīng)。其整個的保護時間和反應(yīng)時間都較短。

延時過流保護的電流定值相對于無延時過流保護定值小，但其動作時限較長。一般情況下，延時過流保護應(yīng)滿足以下條件：i>idtm且t>T0，其中T0為延時定值。該種對饋線的保護措施實際上是保護控制單元預(yù)先確定的idtm和T0值。其中最為關(guān)鍵的就是對idtm的設(shè)置，一般情況下，可以采用分別設(shè)定idtm正負(fù)值的方式設(shè)定其值。用負(fù)值表示地鐵再生狀態(tài)時，由于供電系統(tǒng)發(fā)生短路故障而使饋線柜流過的反方向電流。從公式可以看出，當(dāng)供電系統(tǒng)內(nèi)的電流在規(guī)定的時間內(nèi)超過其允許的最大電流值時，繼電保護裝置就會立馬做出反應(yīng)，產(chǎn)生跳閘并清除故障。

3.3 電流上升率保護措施

電流上升率保護技術(shù)是地鐵直流牽引系統(tǒng)饋線保護技術(shù)的兩種最常用的保護技術(shù)之一。這種保護技術(shù)的啟動條件通常都設(shè)定為一個電流上升率值，當(dāng)進入到其延時階段時就會產(chǎn)生保護動作。一般而言，電流上升率保護主要適用于遠(yuǎn)距離的非金屬性的短路故障。

根據(jù)保護措施特性可知，在地鐵運行過程中，繼電保護裝置需要對電流的上升率進行不間斷的檢測，但檢測的電流上升率大于設(shè)定的保護動作啟動值時，啟動保護動作。同時，需要注意的是，在延時階段內(nèi)的整個電流上升率都高于設(shè)定的保護動作啟動值時才能夠啟動保護動作，否則保護就要返回。

3.4 電流增量保護措施

電流增量保護技術(shù)是地鐵直流牽引系統(tǒng)饋線保護技術(shù)的另外一種常用的保護技術(shù)。這種保護技術(shù)和電流上升率保護一樣，啟動條件通常都設(shè)定為一個電流上升率值，當(dāng)進入到其延時階段時就會產(chǎn)生保護動作。這種保護技術(shù)主要應(yīng)用于中近距離的非金屬性短路故障。

另外，使用該種饋線保護技術(shù)需要注意的是電流上升率保護措施啟動的同時電流增加率保護也進入到了保護延時階段。其電流增加量的計算機準(zhǔn)應(yīng)該是電流增加量保護措施啟動時的電量，電流上升量必須在預(yù)先規(guī)定的延時時間內(nèi)始終高于基準(zhǔn)量才會啟動保護措施。

4 結(jié)束語

地鐵直流牽引供電系統(tǒng)保護技術(shù)的有效落實，不但能夠為地鐵運行提供更加穩(wěn)定且可靠的電力引導(dǎo)平臺，避免電網(wǎng)故障對設(shè)備造成難以預(yù)估的損害，同時憑借系統(tǒng)保護措施與智能化元件，更可以增強電力線路的可控性，由此保障電網(wǎng)系統(tǒng)運行的質(zhì)量。故而，在論述地鐵直流牽引供電系統(tǒng)保護技術(shù)期間，必須明確地鐵地鐵直流牽引供電系統(tǒng)常見問題與故障風(fēng)險，并提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo方案與斷路器裝置，才能為后續(xù)供電系統(tǒng)的正常使用提供全方面的技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)

[1]吳志鋒.地鐵直流牽引供電系統(tǒng)饋線的保護技術(shù)[J].工程技術(shù)：文摘版，2016（8）：00257-00257.

[2]溫曉荃.地鐵直流牽引供電系統(tǒng)饋線保護分析[J].大科技，2017（24）.

[3]徐小舟.地鐵直流牽引供電系統(tǒng)保護配合的探討[J].工程技術(shù)：文摘版，2016（5）：00044-00044.

[4]羅紫強.地鐵直流牽引供電系統(tǒng)電流變化率保護研究[J].工程技術(shù)：全文版，2016（7）：00158-00158.