摘 要：城市軌道交通的安全門(mén)系統(tǒng)的設(shè)置對(duì)于乘客的安全至關(guān)重要，安全門(mén)的故障處理問(wèn)題困擾運(yùn)營(yíng)公司，本文從理論上分析安全門(mén)系統(tǒng)中的電源變壓器前端隔離開(kāi)關(guān)在掉電重合閘失敗的原因，并依據(jù)原理提出一種串聯(lián)電阻的改進(jìn)措施解決現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題，應(yīng)用證明該方法簡(jiǎn)單有效。

關(guān) 鍵 詞：軌道交通；變壓器；安全門(mén)；勵(lì)磁涌流

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.111

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鎮(zhèn)化建設(shè)的規(guī)模、城市人口及交通量隨之增大，快捷便利、安全準(zhǔn)時(shí)、容量大的城市軌道交通成為主導(dǎo)城市綜合交通體系，在城市結(jié)構(gòu)變化中起到巨大的作用。同時(shí)城市規(guī)模的擴(kuò)展，私家車(chē)的劇增、城市擁堵成為目前城市發(fā)展的最大障礙，因此，發(fā)展城市軌道交通是解決目前城市交通擁堵問(wèn)題，提高城市公共交通出行服務(wù)質(zhì)量，滿(mǎn)足城市居民交通出行目的的有效方式之一。目前，2017年12月31日，中國(guó)內(nèi)地累計(jì)有34個(gè)城市建成投運(yùn)城軌線(xiàn)路5021.7公里，位居世界前列。運(yùn)營(yíng)里程的增加，運(yùn)能的提高，運(yùn)營(yíng)安全的保障尤其重要，安全門(mén)系統(tǒng)的引入解決站臺(tái)上乘客跌落隧道造成的事故、降低空調(diào)系統(tǒng)耗能、同時(shí)提高了行車(chē)安全性，安全門(mén)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行也是影響城市軌道交通運(yùn)營(yíng)質(zhì)量的主要因素之一，本文就安全門(mén)系統(tǒng)在供電電源掉電重合閘失敗現(xiàn)象進(jìn)行分析其產(chǎn)生原因并提出一種解決方案。

1 城市軌道交通安全門(mén)系統(tǒng)

1.1 基本結(jié)構(gòu)

城市軌道交通安全門(mén)系通包括電氣和機(jī)械兩部，電氣部分由電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)組成，機(jī)械部分由門(mén)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和門(mén)體組成。安全門(mén)系統(tǒng)一般有三種結(jié)構(gòu)形式。

（1）屏蔽門(mén)，安裝于地下軌道交通站臺(tái)上，把站臺(tái)與行車(chē)區(qū)隔離，屬于全封閉型，可以防止人或物體侵入軌道和隧道，保證運(yùn)營(yíng)安全，同時(shí)可以降低站臺(tái)空調(diào)系統(tǒng)耗能。

（2）全高安全門(mén)，安裝于地鐵、輕軌等交通車(chē)站，門(mén)體結(jié)構(gòu)超過(guò)人體高度，門(mén)體頂部距離站廳底部之間有一段不封閉空間，可以防止人或物體侵入行車(chē)區(qū)間，保證行車(chē)安全。

（3）半高安全門(mén)，主要安裝于地鐵、輕軌等軌道交通地面或高架

車(chē)站，門(mén)體高度不超過(guò)人體高度，并不封閉，可以防止人、物等跌落行車(chē)區(qū)間。安全門(mén)系統(tǒng)在正常情況下，能更好的管理乘客，改善候車(chē)環(huán)境等，災(zāi)害模式下，可配合其他設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，防止災(zāi)害區(qū)域擴(kuò)散。

2 掉電重合閘失敗分析

在運(yùn)營(yíng)過(guò)程發(fā)生由于城市軌道交通外部供電系統(tǒng)掉電后重新送電時(shí)安全門(mén)電源系統(tǒng)在重合閘時(shí)發(fā)生合閘失敗的事故，在事故分析時(shí)耗費(fèi)大量人力物力，影響運(yùn)營(yíng)安全的進(jìn)行，事故的表現(xiàn)為，供電側(cè)的斷路器過(guò)流跳閘，故障發(fā)生時(shí)系統(tǒng)終端的負(fù)載均在初始位置未動(dòng)，所以排除由于系統(tǒng)機(jī)械部分運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的負(fù)載電流或是有機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的其他附加電流導(dǎo)致的過(guò)流跳閘，經(jīng)過(guò)詳細(xì)分析安全門(mén)電氣控制系統(tǒng)也排除了能引起上端斷路器過(guò)流跳閘的大電流產(chǎn)生的可能，安全門(mén)系統(tǒng)各部件安裝規(guī)范，需要絕緣部位絕緣符合要求，接地連接正常且接地電阻符合要求，經(jīng)過(guò)這樣分析排除安全門(mén)系統(tǒng)內(nèi)部的故障，接著分析安全門(mén)系統(tǒng)外在因素，確定為電源變壓器空載合閘勵(lì)磁涌流過(guò)大造成前端斷路器過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，下面從理論上分析變壓器空載合閘勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的原因。

變壓器空載合閘勵(lì)磁涌流產(chǎn)生原因分析：勵(lì)磁涌流是由于變壓器鐵芯飽和造成的，變壓器鐵芯里磁化曲線(xiàn)近似為圖1所示，變壓器鐵芯中磁通與所加電壓的關(guān)系為，其中、、分別表示額定電壓、磁通及變壓器匝數(shù)。若設(shè)變壓器t=0時(shí)刻合閘，其端電壓為代入上式可以求出，前者為穩(wěn)態(tài)分量，后者為自由分量，由于變壓器中的磁通時(shí)不能突變可以求出，其中為變壓器鐵芯的剩磁，其方向和幅值與變壓器切除時(shí)刻電壓有關(guān)。

磁通的變壓器在正常運(yùn)行電壓低于額定電壓的110%，而飽和磁通一般為，所以不會(huì)發(fā)生磁通飽和，但是在空載合閘的暫態(tài)過(guò)程中產(chǎn)生磁通超過(guò)該值，造成變壓器的嚴(yán)重飽和。若鐵芯的剩磁大于零，合閘半個(gè)周期后達(dá)到最大值，最壞的情況是電壓過(guò)零時(shí)刻合閘，達(dá)到最大值，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于，導(dǎo)致變壓器的嚴(yán)重飽和。

從圖1中可以得知，鐵芯飽和后，磁化曲線(xiàn)斜率很小，電流大大增加形成勵(lì)磁涌流。當(dāng)在電壓過(guò)零時(shí)刻投入變壓器時(shí)，會(huì)產(chǎn)生最嚴(yán)重的磁飽和現(xiàn)象，因此勵(lì)磁涌流最大。當(dāng)在電壓為峰值時(shí)刻投入變壓器時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生磁飽和現(xiàn)象，因此不會(huì)出現(xiàn)勵(lì)磁涌流。

3 解決方法

通過(guò)對(duì)變壓器空載合閘產(chǎn)生勵(lì)磁涌流形成的機(jī)理進(jìn)行分析可知，變壓器勵(lì)磁涌流的大小受變壓器合閘電壓初相角和剩磁影響，在現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目改成中，通過(guò)在電網(wǎng)和變壓器的輸入端之間串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮柘拗茮_擊電流，待電流降低到符合規(guī)定后限流電阻切換，串聯(lián)電阻法能有效限制沖擊電流，有利于合閘過(guò)大電流的快速衰減，為了檢測(cè)串聯(lián)電阻抑制變壓器勵(lì)磁涌流的的效果，利用Matlab 建立變壓器勵(lì)磁涌流抑制仿真模型，從仿真分析得到的結(jié)論是選擇合適串聯(lián)電阻可以把勵(lì)磁涌流降低至額定電流附近，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)后證明串聯(lián)電阻后變壓器空載合閘勵(lì)磁涌流被抑制在1.1倍額定電流以?xún)?nèi)，遠(yuǎn)低于供電系統(tǒng)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作電流閾值，這種串聯(lián)電阻的方法效果明顯，而且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，操作方便、投資少，便于項(xiàng)目改造。

4 結(jié) 論

本文通過(guò)對(duì)城市軌道交通安全門(mén)系統(tǒng)供電電源掉電重合閘失敗原因的分析，在項(xiàng)目改成中采用變壓器前端串聯(lián)電阻抑制變壓器空載合閘產(chǎn)生過(guò)大的勵(lì)磁涌流，應(yīng)用實(shí)踐證明該法一種簡(jiǎn)單實(shí)用的解決方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]李朝順，苑瞬.變壓器空載合閘時(shí)勵(lì)磁涌流抑制方法的探討[J]. 電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2011（05）：51-55.

[2]陳宇.變壓器勵(lì)磁涌流的特性與識(shí)別方法[J].云南水力發(fā)電，2008，6（24）：94-98.

[3]葛寶明，王祥布，蘇鵬聲等.電力變壓器的勵(lì)磁涌流判據(jù)及其發(fā)展方向[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2003，27（22）：1-6.

作者簡(jiǎn)介：王青林（1975-），男，山西大同人，碩士，主要從事軌道交通機(jī)電技術(shù)方面的應(yīng)用。