王志飛

摘 要：本文主要闡述了石家莊地鐵1號線DC1500V牽引供電系統(tǒng)保護配置及原理，并且提出了在地鐵直流饋線保護中引入電壓型保護方案的設想。

關鍵詞：地鐵;直流系統(tǒng);保護配置;電壓型保護

隨著我國社會和經濟的發(fā)展，地鐵建設也迎來了高潮期。在很多城市中，地鐵已經成了人們出行的主要交通方式之一。而其牽引供電系統(tǒng)作為地鐵系統(tǒng)中的重要組成部分，對繼電保護的要求很高，所以保證牽引供電系統(tǒng)繼電保護配置的合理性、科學性對地鐵安全運營至關重要。

1 牽引供電系統(tǒng)保護配置及其原理

石家莊地鐵1號線采用DC1500V架空剛性接觸網供電、走行軌回流。直流系統(tǒng)保護裝置采用鎮(zhèn)江大全賽雪龍牽引電氣有限公司提供的SEPCOS-2微機保護裝置。在本文中主要是針對直流系統(tǒng)發(fā)生各類短路故障，介紹直流開關柜的保護動作原理。

1.1 大電流脫扣保護

大電流脫扣保護為開關的本體保護，整定的依據(jù)主要是短路電流值，主要是為了切斷大的短路電流而做出的保護措施。當故障電流超過整定值時，相應的斷路器立即跳閘。

1.2 DDL保護

DDL保護主要用于電阻型或者遠距離故障的檢測，通過分析饋線電流增量及時間來判斷故障。當電流變化率大于設定值E時保護啟動，當電流變化率小于設定值F時保護停止。DDL保護分為DDL+△I保護和DDL+△T保護。

1.2.1 DDL+△I保護

當測量到的電流增量大于設定的增量值的時間大于設定的時間參數(shù)時，此保護動作出口。如果在保護動作出口前監(jiān)測到電流變化率小于保護返回值時，則保護復歸。

DDL+△I跳閘特性曲線

1.2.2 DDL+△T保護

當保護啟動后的電流增量在設定的時間常數(shù)內仍沒有達到DDL+△I保護的電流增量設定值，但此時的電流增量值大于設定的最小增量值，則此保護動作出口。如果在保護動作出口前監(jiān)測到電流變化率小于保護返回值時，則保護復歸。

DDL+△T跳閘特性曲線

1.3 電流定時限保護Imax+，Imax++

該保護為大電流脫扣保護的后備保護，主要通過分析饋線電流大小與時間常數(shù)的配合識別故障。保護裝置不斷監(jiān)測饋線的電流。如果饋線的電流值大于該保護的定值，并且在設定的時間內一直比設定值大，則保護動作出口，如果電流值在設定的時間內小于設定值則保護返回。

1.4 熱過負荷保護

該保護主要用于接觸軌或接觸網的熱過負荷保護。通過采用保護裝置監(jiān)測的饋線電流和設備的時間常數(shù)計算熱量。裝置中設定的θ的初始化值為：θt0=98%的報警門限。當饋線開關承受大的電流，并且經過一定時間后，θt值達到報警門限，裝置會發(fā)出報警信號。如果負荷繼續(xù)增加，當θt≥101%時，裝置發(fā)出跳閘信號使饋線開關跳閘。

1.5 雙邊聯(lián)跳功能

雙邊聯(lián)跳功能主要是針對同一供電區(qū)段。如果沒有設置聯(lián)跳，當接觸網回路發(fā)生故障時，近端開關繼電保護動作跳閘，而遠端開關仍然向故障點送電，這會對故障點再次沖擊。當處于中間的變電所退出運行時，合越區(qū)隔離開關進行越區(qū)供電時，其相鄰的兩個變電所饋線斷路器可以進行聯(lián)跳信號轉換。聯(lián)跳轉換只與本所饋線柜間接線有關，不需要任何外界連線，可自動轉換。

1.6 逆流保護

在多臺整流機組并列運行的供電系統(tǒng)中，如果某臺整流裝置內部出現(xiàn)短路故障時，往往會造成直流母線向該故障點回饋電流，即形成逆流。逆向電流對設備及人員造成嚴重損害，使故障擴大，甚至爆炸，造成巨大的經濟損失。在直流進線開關處設置逆流保護，當通過直流進線開關的逆向電流達到設定值時，逆流保護啟動，直流進線開關跳閘，同時聯(lián)跳整流機組的進線開關，使該整流機組退出運行。

1.7 框架保護

直流框架保護是地鐵供電系統(tǒng)中特有的保護。由于直流帶電設備對直流柜體發(fā)生泄露或絕緣損壞閃絡時，原有的直流保護起不到應有作用，所以為保護直流設備的安全，及時切除直流設備內各種短路故障，設置了直流框架保護。一旦發(fā)生直流開關帶電設備對柜體發(fā)生泄露或絕緣損壞時，會使框架保護動作，將造成地鐵牽引供電系統(tǒng)大范圍的停電。

2 對保護類型配置的反思

繼電保護配置類型與地鐵整個牽引供電系統(tǒng)的安全、可靠運行有著密切的關系。本文中介紹的這些保護配置可以滿足繼電保護的選擇性、速動性、靈敏性和可靠性的要求，但是仍然可以繼續(xù)提升繼電保護的技術水平，比如在地鐵直流饋線保護中引入電壓型的保護方案。目前，地鐵直流牽引供電系統(tǒng)中直流饋線保護均為電流型保護。這是因為當列車經過時發(fā)生短路故障后，短路點的電壓相對于大地系統(tǒng)并不是為零，而是有相當高的電壓差。這樣設置在直流饋線的電壓型保護就會失靈。所以如何在地鐵直流饋線保護中引入電壓型保護方案是我們需要研究的方向。

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