張佳

摘要：牽引網(wǎng)短路試驗(yàn)是城市軌道交通供電系統(tǒng)投入運(yùn)營(yíng)前的一項(xiàng)重要試驗(yàn)。由于該試驗(yàn)可能會(huì)對(duì)直流開(kāi)關(guān)等設(shè)備造成損傷以及造成操作員人身傷害，所以很多城市軌道交通線(xiàn)路在建設(shè)階段取消了該試驗(yàn)。但牽引網(wǎng)短路試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)均有重要的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；牽引供電系統(tǒng)；短路試驗(yàn)

Abstract：DC traction network short-circuit test is an important test before the urban rail transit power supply system is put into operation. Since the test may cause damage to equipment such as DC switches and even cause personal injury to operators，many urban rail transit lines canceled this test during construction. However，the results of the traction electric network short-circuit test have important reference value for the construction and operation of the urban rail transit traction power supply system.

Key words：DC traction network short-circuit test；power supply system；urban rail

1測(cè)試目的

城市軌道交通的牽引網(wǎng)短路試驗(yàn)主要是為了檢驗(yàn)牽引供電系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備是否能承受短路故障；檢驗(yàn)牽引供電系統(tǒng)保護(hù)裝置的選擇性、靈敏性、可靠性以及速動(dòng)性；檢驗(yàn)短路故障是否會(huì)對(duì)其他系統(tǒng)設(shè)備造成影響。

2測(cè)試前提條件

（1）建設(shè)及運(yùn)營(yíng)接管單位共同成立統(tǒng)一的測(cè)試小組，形成統(tǒng)一的指揮體系。

（2）已收到經(jīng)建設(shè)及運(yùn)營(yíng)單位共同審批通過(guò)的測(cè)試方案。

（3）測(cè)試范圍內(nèi)的信號(hào)軌旁設(shè)備均已安裝完成，所有軌道絕緣及回流設(shè)備已按設(shè)計(jì)圖紙施工、測(cè)試完畢。

（4）針對(duì)已運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路的新建延伸線(xiàn)測(cè)試時(shí)，應(yīng)選擇至少隔開(kāi)一個(gè)供電區(qū)段以外的范圍進(jìn)行，如不具備則應(yīng)待運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路的全部運(yùn)營(yíng)工作結(jié)束后進(jìn)行，并嚴(yán)格按照運(yùn)營(yíng)單位批復(fù)的時(shí)間來(lái)進(jìn)行。運(yùn)營(yíng)單位工務(wù)、信號(hào)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)應(yīng)按照方案準(zhǔn)備好應(yīng)急措施、備品備件、搶修材料等應(yīng)齊全，避免出現(xiàn)次生故障影響第二天運(yùn)營(yíng)工作。

（5）主變電所、牽引降壓混合式變電所、降壓變電所、跟隨式降壓變電所均已受電且運(yùn)行正常。

（6）接觸網(wǎng)/接觸軌已受電完成，冷、熱滑試驗(yàn)完成且運(yùn)行正常。

（7）已收到完整的各類(lèi)電氣試驗(yàn)報(bào)告、繼電保護(hù)測(cè)試報(bào)告等。

（8）提供直流短路計(jì)算報(bào)告。

（9）完成回路阻抗測(cè)試并有測(cè)試記錄。

（10）試驗(yàn)區(qū)段的封鎖程序與措施已經(jīng)落實(shí)。提前通知其他單位試驗(yàn)時(shí)間，并要求相關(guān)區(qū)間和車(chē)站站臺(tái)停止一切施工作業(yè)。

（11）保證牽引降壓混合變電所、短路點(diǎn)、控制中心之間的通信聯(lián)絡(luò)暢通。

3 技術(shù)方案

3.1 短路點(diǎn)選擇方案

（1）單邊近端牽引網(wǎng)對(duì)軌短路試驗(yàn)可以在車(chē)站A至車(chē)站B的區(qū)間內(nèi)開(kāi)展，試驗(yàn)開(kāi)關(guān)為車(chē)站A的牽引變電所213直流斷路器，短路點(diǎn)選擇在車(chē)站A附近，如圖3-1所示。

（2）單邊遠(yuǎn)端牽引網(wǎng)對(duì)軌短路試驗(yàn)可以在車(chē)站A至車(chē)站B的區(qū)間內(nèi)開(kāi)展，試驗(yàn)開(kāi)關(guān)為車(chē)站B的牽引變電所211直流斷路器（避免同一開(kāi)關(guān)多次承受短路電流），短路點(diǎn)選擇在車(chē)站A附近。

（3）單邊越區(qū)遠(yuǎn)端牽引網(wǎng)對(duì)軌短路試驗(yàn)可以在車(chē)站A至車(chē)站B下行區(qū)間開(kāi)展，試驗(yàn)開(kāi)關(guān)為車(chē)站C的牽引變電所212直流斷路器（避免同一開(kāi)關(guān)多次承受短路電流），短路點(diǎn)選擇在車(chē)站A附近。

3.2短路試驗(yàn)接線(xiàn)方案

國(guó)內(nèi)城市軌道交通的牽引網(wǎng)短路試驗(yàn)普遍采用的方法是：將牽引網(wǎng)與軌道短接后采用直接合閘的方法，短路電流使斷路器保護(hù)裝置動(dòng)作，直流開(kāi)關(guān)斷路器跳閘切斷向故障線(xiàn)路的供電。短路試驗(yàn)設(shè)備主要由直流開(kāi)關(guān)斷路器（設(shè)備本體斷路器）試驗(yàn)控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、牽引所控制保護(hù)系統(tǒng)等構(gòu)成。

3.3 短路試驗(yàn)組織方案

（1）建設(shè)單位：負(fù)責(zé)本次接觸網(wǎng)短路試驗(yàn)的總體組織、協(xié)調(diào)與指揮。

（2）運(yùn)營(yíng)單位：見(jiàn)證本次接觸網(wǎng)短路試驗(yàn)過(guò)程，參與評(píng)估牽引供電系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備承受短路故障的能力以及牽引供電系統(tǒng)保護(hù)裝置的選擇性、靈敏性、可靠性以及速動(dòng)性。

（3）施工單位：負(fù)責(zé)編制接觸網(wǎng)短路試驗(yàn)方案并交底。負(fù)責(zé)接觸網(wǎng)絡(luò)短路試驗(yàn)的組織及把控。負(fù)責(zé)接觸網(wǎng)短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與錄波。負(fù)責(zé)評(píng)估牽引供電系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備承受短路故障的能力以及牽引供電系統(tǒng)保護(hù)裝置的選擇性、靈敏性、可靠性以及速動(dòng)性，出具評(píng)估報(bào)告。負(fù)責(zé)接觸網(wǎng)短路試驗(yàn)的安全隔離及防護(hù)工作。負(fù)責(zé)接觸網(wǎng)短路試驗(yàn)短路點(diǎn)的接線(xiàn)工作（包括：掛、拆地線(xiàn)及接觸網(wǎng)與鋼軌的連接）。負(fù)責(zé)接觸網(wǎng)短路試驗(yàn)的應(yīng)急處置工作。

（4）設(shè)備廠商：負(fù)責(zé)自動(dòng)重合閘、線(xiàn)路檢測(cè)功能的退出與恢復(fù)以及繼電保護(hù)整定值的確認(rèn)與調(diào)整。負(fù)責(zé)合閘按鈕引出接線(xiàn)，故障錄波數(shù)據(jù)的采集以及試驗(yàn)過(guò)程中設(shè)備臨時(shí)故障處理。

（5）設(shè)計(jì)單位：提供DC1500kV繼電保護(hù)整定原則等技術(shù)文件。

（6）監(jiān)理單位：監(jiān)督接觸網(wǎng)短路試驗(yàn)的安全防護(hù)工作。

3.4短路試驗(yàn)關(guān)鍵步驟

（1）變電組在接到總指揮下達(dá)的短路試驗(yàn)準(zhǔn)備開(kāi)始的命令后，將牽引所整流變壓器退出運(yùn)行并確認(rèn)狀態(tài)；然后協(xié)調(diào)相關(guān)廠家進(jìn)行試驗(yàn)控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、牽引所控制保護(hù)系統(tǒng)之間的試驗(yàn)接線(xiàn)，特別是要確認(rèn)數(shù)據(jù)采集裝置和試驗(yàn)接線(xiàn)連接正確無(wú)誤；確認(rèn)牽引所各類(lèi)繼電保護(hù)裝置均按設(shè)計(jì)整定值整定并在投入位置。

（2）牽引網(wǎng)組在接到總指揮下達(dá)的線(xiàn)路已停電、開(kāi)始工作的命令后，首先驗(yàn)電并確認(rèn)線(xiàn)路無(wú)電，在線(xiàn)路電源側(cè)懸掛臨時(shí)接地線(xiàn)；將牽引網(wǎng)可靠接地，確認(rèn)無(wú)誤后，撤除懸掛的臨時(shí)接地線(xiàn)，并向總指揮匯報(bào)，在遠(yuǎn)離牽引網(wǎng)短路試驗(yàn)點(diǎn)的安全位置待命。

（3）防護(hù)組接到總指揮下達(dá)的防護(hù)命令后，立即檢查短路試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)（牽引所與供電臂區(qū)間），將與短路試驗(yàn)無(wú)關(guān)的人員撤出試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)并封鎖試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)。

（4）短路試驗(yàn)總指揮再次確認(rèn)線(xiàn)路組人員全部撤到安全位置后，發(fā)出牽引網(wǎng)短路試驗(yàn)開(kāi)始的命令，變電組按人員分工將試驗(yàn)控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置工作電源投入，觀察裝置工作無(wú)異常后，將牽引所整流變壓器投入運(yùn)行，觀察電壓正常后，啟動(dòng)試驗(yàn)控制裝置合閘試驗(yàn)按鈕，起動(dòng)快速開(kāi)關(guān)合閘將牽引網(wǎng)短路接地（鋼軌）和牽引所上級(jí)斷路器跳閘回路及數(shù)據(jù)采集記錄裝置。

（5）如果牽引所直流快速開(kāi)關(guān)柜保護(hù)裝置發(fā)生故障或繼電保護(hù)動(dòng)作整定值與實(shí)際短路電流值有偏差（大于實(shí)際值），開(kāi)關(guān)柜保護(hù)裝置將拒動(dòng)或不起動(dòng)，此時(shí)，試驗(yàn)控制回路的跳閘延時(shí)繼電器延時(shí)后節(jié)點(diǎn)閉合，接通上級(jí)斷路器跳閘回路，將斷路器分閘，切除故障線(xiàn)路。數(shù)據(jù)采集裝置將接觸軌短路試驗(yàn)過(guò)程中接觸軌線(xiàn)路電壓、電流等參數(shù)的變化記錄并儲(chǔ)存。

4短路試驗(yàn)案例分析

以某城市軌道交通線(xiàn)路的單邊遠(yuǎn)端牽引網(wǎng)對(duì)軌短路試驗(yàn)為例，該線(xiàn)路的直流饋線(xiàn)保護(hù)主要有電流速斷保護(hù)、電流變化率保護(hù)、電流增量保護(hù)等，具體參數(shù)如表4-1所示。

（1）本次單邊遠(yuǎn)端牽引網(wǎng)對(duì)軌短路試驗(yàn)測(cè)得電流峰值約為12801A，大于Imax保護(hù)的整定值：9000A；也大于△I保護(hù)的整定值：5000A、1ms。

（2）本次單邊遠(yuǎn)端牽引網(wǎng)對(duì)軌短路試驗(yàn)測(cè)得短路電流增長(zhǎng)率峰值約為603A/ms，大于di/dt 保護(hù)的整定值：40A/ms、30ms；也大于△I di/dt保護(hù)的整定值：60A/ms、1ms。

（3）由于△I的保護(hù)定值相比Imax的保護(hù)定值小，△I的整定時(shí)間相比di/dt的整定時(shí)間短，故△I保護(hù)先動(dòng)作。

綜上所述，本次短路試驗(yàn)直流開(kāi)關(guān)動(dòng)作正常，保護(hù)動(dòng)作邏輯正確。

5 安全注意事項(xiàng)

因牽引網(wǎng)短路時(shí)的短路電流很大，根據(jù)以往測(cè)定的數(shù)值顯示達(dá)到上萬(wàn)A，這將可能造成直流斷路器的觸頭損傷，極端情況下保護(hù)設(shè)備拒動(dòng)，會(huì)造成設(shè)備損壞危機(jī)人員安全，因此試驗(yàn)前各項(xiàng)安全檢查及相關(guān)準(zhǔn)備工作必須做到萬(wàn)無(wú)一失。

（1）按設(shè)計(jì)院提供的保護(hù)定值，調(diào)整、校驗(yàn)試驗(yàn)所用開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置的定值。

（2）為了防止將接觸網(wǎng)/接觸軌燒毀或破壞，在指定的短路點(diǎn)用接地線(xiàn)把接觸網(wǎng)/接觸軌和鋼軌短接，短接時(shí)應(yīng)接一段輔助導(dǎo)線(xiàn)，該導(dǎo)線(xiàn)與接觸線(xiàn)/接觸軌連接應(yīng)十分可靠，連接鋼軌端時(shí)應(yīng)對(duì)鋼軌進(jìn)行除銹處理，且連接牢固，避免連接處產(chǎn)生較大的接觸電阻。

（3）為防止短路時(shí)保護(hù)設(shè)備拒動(dòng)，造成設(shè)備損壞危機(jī)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試人員安全，參加測(cè)試的人員必須遠(yuǎn)離測(cè)試開(kāi)關(guān)，試驗(yàn)前由設(shè)備供應(yīng)商采用臨時(shí)延長(zhǎng)線(xiàn)方式，提前將參加試驗(yàn)設(shè)備的手動(dòng)分、合閘操作按鈕移至變電站中央信號(hào)屏處，并提前測(cè)試臨時(shí)設(shè)置的操作按鈕分、合閘操作可靠、有效。

（4）試驗(yàn)期間應(yīng)安排操作人員站在變電站中央信號(hào)屏處，聽(tīng)從試驗(yàn)總指揮的命令，如發(fā)現(xiàn)短路時(shí)保護(hù)設(shè)備拒動(dòng)，及時(shí)手動(dòng)分閘以保護(hù)設(shè)備。

（5）試驗(yàn)期間應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行停送電施工規(guī)定和工作票制度。

（6）變電所內(nèi)應(yīng)嚴(yán)格控制人員，除試驗(yàn)人員及操作人員外，其余人員應(yīng)遠(yuǎn)離試驗(yàn)區(qū)。

（7）試驗(yàn)所涉及的區(qū)間、隧道，均應(yīng)按帶電設(shè)備處理，且試驗(yàn)所涉及的區(qū)間、隧道內(nèi)嚴(yán)禁有其他作業(yè)人員及其他動(dòng)車(chē)施工進(jìn)入此區(qū)域，試驗(yàn)開(kāi)始前應(yīng)做好清場(chǎng)及確認(rèn)工作。

（8）短路試驗(yàn)應(yīng)設(shè)立建立調(diào)度指揮機(jī)制，整個(gè)試驗(yàn)期間應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行統(tǒng)一調(diào)度指揮，所有人員均應(yīng)嚴(yán)格按照指令進(jìn)行工作。

（9）現(xiàn)場(chǎng)短路點(diǎn)30米內(nèi)核心區(qū)域應(yīng)做好防護(hù)措施?，F(xiàn)場(chǎng)接地配合及監(jiān)測(cè)人員總負(fù)責(zé)人應(yīng)確認(rèn)全部人員佩戴相關(guān)安全用具，完成現(xiàn)場(chǎng)接地及設(shè)立防護(hù)措施后全部遠(yuǎn)離短路點(diǎn)30米以外，方可向短路試驗(yàn)總指揮報(bào)告，并監(jiān)視短路點(diǎn)情況。試驗(yàn)總指揮得到接地配合組及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)總負(fù)責(zé)人明確的可以送電的通知后，方發(fā)布可送電進(jìn)行短路試驗(yàn)命令。

（10）短路點(diǎn)設(shè)置時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行接地線(xiàn)的使用規(guī)定：連接時(shí)，先接鋼軌側(cè)，后與接觸網(wǎng)/接觸軌側(cè)連接；拆除時(shí)，先拆除接觸網(wǎng)/接觸軌側(cè)，后拆除鋼軌側(cè)。

（11）試驗(yàn)完成后再得到試驗(yàn)總指揮試驗(yàn)結(jié)束命令后，應(yīng)組織設(shè)備廠家及相關(guān)單位對(duì)變電站相關(guān)設(shè)備及接觸網(wǎng)/接觸軌的狀況按照檢修規(guī)程要求進(jìn)行檢查，確認(rèn)變電站設(shè)備及接觸網(wǎng)完好后方可進(jìn)行接地線(xiàn)的拆除。拆除接地線(xiàn)時(shí)，先拆除接觸網(wǎng)/接觸軌部分，先撤離接地棒，后撤下接鋼軌線(xiàn)夾。

（12）嚴(yán)格按短路試驗(yàn)操作程序和指令執(zhí)行。確認(rèn)全體人員及相關(guān)工器具、接地線(xiàn)等全部撤離現(xiàn)場(chǎng)后方可通知送電。

（13）短路試驗(yàn)后要應(yīng)按照相關(guān)檢修規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)，打開(kāi)直流斷路器，檢查滅弧罩、主觸頭、防電火花板等元器件是否受損，若影低于標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)及時(shí)更換。

6 結(jié)束語(yǔ)

牽引網(wǎng)短路試驗(yàn)是對(duì)直流開(kāi)關(guān)及其保護(hù)裝置的性能以及牽引變電所內(nèi)設(shè)備的安裝和接線(xiàn)是否正確可靠的最直接的檢測(cè)手段，在城市軌道交通供電系統(tǒng)投入運(yùn)營(yíng)前的聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作中應(yīng)開(kāi)展這一項(xiàng)重要的試驗(yàn)。本文結(jié)合城市軌道交通建設(shè)工程特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)測(cè)試過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究，總結(jié)、歸納歷年來(lái)測(cè)試工作中的經(jīng)驗(yàn)和重要的安全注意事項(xiàng)，不但順利完成了多條新建線(xiàn)路的測(cè)試，也為后續(xù)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作順利開(kāi)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：上海地鐵維護(hù)保障有限公司）