地鐵直流牽引供電系統(tǒng)饋線保護(hù)

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1、地鐵直流牽引供電系統(tǒng)饋線保護(hù)　　摘要：針對(duì)目前國(guó)內(nèi)地鐵直流饋線保護(hù)方法不是很成熟，本文介紹了地鐵直流牽引供電系統(tǒng)中采用的幾種直流饋線保護(hù)方法，詳細(xì)分析了大電流脫扣保護(hù)。di/dt電流上升率及電流增量保護(hù)、過流保護(hù)、雙邊聯(lián)跳保護(hù)、接觸網(wǎng)熱過負(fù)荷保護(hù)，自動(dòng)重合閘保護(hù)的基本保護(hù)原理，并舉例說明了如何通過對(duì)電流上升率，電流增量I和電流上升持續(xù)時(shí)間t的測(cè)量來區(qū)分故障情況和正常運(yùn)行情況。為地鐵饋線保護(hù)的配置提供了理論基礎(chǔ)?！　‰S著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，城市交通日趨緊張。而地鐵成為解決大中城市交通擁擠問題的較佳方案。隨著地鐵系統(tǒng)的快速發(fā)展，直流牽引供電系統(tǒng)得到了越

2、來越廣泛的應(yīng)用，研制高性能和可靠的直流保護(hù)是十分緊迫的。在地鐵牽引供電系統(tǒng)中有以下幾種主要的直流饋線保護(hù)：大電流脫扣保護(hù)、di/dt電流上升率及電流增量保護(hù)、過流保護(hù)、雙邊聯(lián)跳保互、接觸網(wǎng)熱過負(fù)荷保護(hù)、自動(dòng)重合閘保護(hù)?！　　　　　?保護(hù)原理　　牽引供電系統(tǒng)可能發(fā)生各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，較常見的、同時(shí)也是較危險(xiǎn)的故障就是發(fā)生各種形式的短路。當(dāng)被保護(hù)線路上發(fā)生短路故障時(shí)，其主要特征就是電流增加和電壓降低。利用這2兩個(gè)特征，可以構(gòu)成電流電壓保護(hù)。本文重點(diǎn)介紹饋線保護(hù)的主保護(hù)及后備保護(hù)。　　1.1大電流脫扣保護(hù)　　該保護(hù)屬于開關(guān)自帶，用于切斷大的短路電流。

3、大的短路電流對(duì)線路會(huì)造成巨大的損壞，故大的短路電流一出現(xiàn)應(yīng)立即切斷，其切斷時(shí)刻應(yīng)在其達(dá)到電流峰值之前?！　〖僭O(shè)被保護(hù)線路短路電流的較小值為Idmin，動(dòng)作電流整定為Idz>kIdmin(其中k為可靠系數(shù))，一旦檢測(cè)到瞬時(shí)電流超過動(dòng)作電流時(shí)，立即跳閘，其固有動(dòng)作時(shí)間僅幾毫秒，所以大電流脫扣保護(hù)非常靈敏，尤其電流上升非?？斓慕硕搪?，往往先于電流上升率及電流增量保護(hù)動(dòng)作?！　?.2電流上升率保護(hù)（di/dt）和電流增量保護(hù)（ΔI）　　該保護(hù)作為地鐵饋線保護(hù)的主保護(hù)，他既能切除近端短路電流，也能切除大電流脫扣保護(hù)不能切除的故障電流較小的遠(yuǎn)端短路故障。該保護(hù)克

4、服了單獨(dú)di/dt保護(hù)受干擾而誤動(dòng)，以及ΔI保護(hù)存在拒動(dòng)現(xiàn)象的缺點(diǎn)。保護(hù)動(dòng)作特性分為2部分，瞬時(shí)跳閘和延時(shí)跳閘，其中誰較早激活就由誰決定跳開高速直流斷路器。延時(shí)跳閘元件主要起識(shí)別遠(yuǎn)端短路電流并跳閘的作用?！　”Ｗo(hù)原理：在運(yùn)行當(dāng)中，保護(hù)裝置不斷檢測(cè)電流上升率。當(dāng)電流上升率在給定的時(shí)間T1內(nèi)高于保護(hù)設(shè)定的電流上升率F時(shí)，di/dt保護(hù)啟動(dòng)，進(jìn)入延時(shí)階段。若在整個(gè)延時(shí)階段，電流的上升率都高于保護(hù)的整定值，則保護(hù)動(dòng)作；若在延時(shí)的階段，電流上升率回落到保護(hù)整定值之下，則保護(hù)返回。圖1為保護(hù)的動(dòng)作特性。曲線1在A點(diǎn)處di/dt>F,保護(hù)啟動(dòng)，經(jīng)延時(shí)在B點(diǎn)處發(fā)跳閘命

5、令。曲線2是列車加速時(shí)的電流曲線，由于di/dt未超過F，保護(hù)不動(dòng)作?！　≡赿i/dt保護(hù)啟動(dòng)的同時(shí)ΔI保護(hù)也啟動(dòng)進(jìn)入保護(hù)延時(shí)階段，從ΔI保護(hù)啟動(dòng)的時(shí)刻開始繼電器以啟動(dòng)時(shí)刻的電流作為基準(zhǔn)點(diǎn)計(jì)算相對(duì)電流增量。若電流上升率一直維持在di/dt保護(hù)整定值之上，在達(dá)到ΔI延時(shí)值后，電流增量達(dá)到ΔI保護(hù)整定值，則保護(hù)動(dòng)作。在計(jì)算電流增量的過程中允許電流上升率在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)回落到di/dt保護(hù)整定值之下。只要這段時(shí)間不超過di/dt返回延時(shí)整定值，則保護(hù)不返回；反之保護(hù)返回。圖2是保護(hù)的動(dòng)作特性，圖中F為di/dt的整定值，在A點(diǎn)曲線電流上升率超過F，K為故障

6、時(shí)的較小電流增量，T2為ΔI延時(shí)整定值。當(dāng)檢測(cè)到的電流增量小于K時(shí)，可以肯定不是故障情況；若大于K則有可能是故障情況，需檢測(cè)其他參數(shù)（如t或I）來進(jìn)一步判斷。　　對(duì)圖中各曲線的分析如下：　?。?）曲線1的電流增量小于K，肯定不是故障情況，該電流曲線實(shí)際表示機(jī)車在距離牽引變電所很遠(yuǎn)處啟動(dòng)時(shí)的機(jī)車啟動(dòng)電流?！　。?）曲線2的電流增量小于K，也肯定不是故障情況?！　。?）曲線3的電流增量雖然超過ΔI整定值，但電流變化率的延時(shí)時(shí)間不足(小于T1)，在這一段時(shí)間內(nèi)不作ΔI的判斷，經(jīng)過幾毫秒的延時(shí)后電流就開始下降，故不是故障情況。該曲線實(shí)際表示列車的電桿架接觸，電

7、容器充電的線路電流曲線?！　。?）曲線4的電流增量超過ΔI整定值，延時(shí)時(shí)間也滿足，故可以肯定是故障情況。　?。?）曲線5的電流增量超過K，有可能是故障情況。再檢測(cè)電流上升持續(xù)時(shí)間，發(fā)現(xiàn)其值超過了di/dt延時(shí)整定值，則肯定是故障情況。如果此時(shí)沒能通過檢測(cè)時(shí)間t參數(shù)來激活電流變化率di/dt保護(hù)，則電流增量保護(hù)動(dòng)作使直流饋線斷路器跳閘清除故障?！　。?）曲線6的電流增量超過K，有可能是故障情況。在電流上升的過程中，電流上升率回落到di/dt整定值以下，且超過了di/dt返回延時(shí)值，因此保護(hù)返回。在B點(diǎn)保護(hù)重新啟動(dòng)，并以B點(diǎn)作為新基準(zhǔn)點(diǎn)。該曲線是列車駛進(jìn)車

8、站的電流變化曲線。　　對(duì)于遠(yuǎn)端故障電流由于其上升的速率比近端的慢，峰值也小很多，通常與列車啟動(dòng)