直流牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)分析

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1、直流牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)分析摘要：直流牽引系統(tǒng)可以給地鐵列車提供一定的動(dòng)力，有效保證地鐵安全可靠運(yùn)行，基于此，本文筆者依據(jù)具體工作經(jīng)驗(yàn)分析了直流牽引供電系統(tǒng)的基本工作原理以及系統(tǒng)組成，提出短路試驗(yàn)方法及提出了如何解決短路問題的措施。關(guān)鍵詞：直流牽引；供電系統(tǒng)；短路試驗(yàn)中圖分類號(hào)：U223文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A地鐵線路在緩解城市交通壓力方面的重要性日趨顯現(xiàn),地鐵直流牽引供電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行則對(duì)保證機(jī)車運(yùn)行以及乘客的人生安全起到非常重要的作用。直流系統(tǒng)的運(yùn)行方式較多，故障時(shí)具有短路電流大、難切除的特點(diǎn)，不僅造成經(jīng)濟(jì)

2、損失，甚至可能威脅乘客的人身安全。地鐵系統(tǒng)短路電流的準(zhǔn)確計(jì)算不僅是系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃的依據(jù)，也是繼電保護(hù)整定的基礎(chǔ)，對(duì)保證人身安全、降低故障損失都有著十分重要的意義。1、直流牽引供電系統(tǒng)電網(wǎng)llOkV的高壓電源經(jīng)過主變電所降壓為33kV(10kV)供牽引變電所使用，牽引變電所通過整流變壓器和整流機(jī)組將交流降壓并整流為直流1500V(750V)向機(jī)車供電。直流牽引供電系統(tǒng)如圖1所示，地鐵一般采用上下行接觸網(wǎng)并聯(lián)雙端供電，鋼軌回流的方式，其中鋼軌通過絕緣墊與大地保持絕緣。圖1牽引供電系統(tǒng)圖1.1、牽引變電所和牽引網(wǎng)

3、牽引變電所兩臺(tái)整流變壓器一次繞組分別移相+7.5°、-7.5°o整流變壓器將33kV降壓為1180V,其二次繞組有一個(gè)星形繞組和三角形繞組，分別向兩個(gè)三相整流橋供電，構(gòu)成一套12脈波整流機(jī)組。同時(shí)，通過與另一套12脈波整流機(jī)組經(jīng)匹配構(gòu)成一套等效24脈波整流機(jī)組，為機(jī)車提供DC1500V牽引動(dòng)力。牽引網(wǎng)由變電所母線至接觸網(wǎng)的饋線、為機(jī)車授流的接觸網(wǎng)和回流的鋼軌組成，上下行的四條鋼軌采用全并聯(lián)的方式作為回流導(dǎo)體。1.2、牽引網(wǎng)阻抗導(dǎo)體的阻抗由導(dǎo)體電阻和電感決定，導(dǎo)體內(nèi)部磁鏈與流過導(dǎo)體的電流之比為內(nèi)電感，外部磁

4、鏈與流過導(dǎo)體的電流之比為外電感。接觸網(wǎng)的單位長(zhǎng)電阻由式(1)給出，內(nèi)電感由式(2)給出，由于組成鋼軌的鐵磁性材料的特殊性，其電阻、內(nèi)電感的計(jì)算十分復(fù)雜，工程上通常采用經(jīng)驗(yàn)公式(3)給出其電阻和內(nèi)電抗，需要說明的是式(3)給出的是阻抗值，需要將其換算為電感值，在計(jì)算鋼軌暫態(tài)參數(shù)時(shí)，使用8.13Hz的阻抗值較為準(zhǔn)確。+(3)式中，為導(dǎo)體電導(dǎo)率，為導(dǎo)體截面積，、分別為真空磁導(dǎo)率和導(dǎo)體的相對(duì)磁導(dǎo)率，，為角頻率。1.3、直流系統(tǒng)短路故障原因牽引電流經(jīng)直流饋線開關(guān)、饋線電纜、上網(wǎng)隔離開關(guān)輸送到接觸網(wǎng)之上，然后通過列車

5、、鋼軌、回流線一直回到負(fù)極，可形成一個(gè)行之有效的閉合回路。導(dǎo)致直流牽引供電系統(tǒng)短路故障出現(xiàn)的原因主要有以下兩方面。1.3.1、正極對(duì)負(fù)極短路故障此故障絕大多數(shù)是因?yàn)榧芸战佑|網(wǎng)對(duì)于鋼軌短路而導(dǎo)致的，比如說接觸網(wǎng)斷線掉落到鋼軌之上、機(jī)車頂部對(duì)于接觸網(wǎng)放電、錯(cuò)誤掛接地線等等，直流正極對(duì)負(fù)極產(chǎn)生瞬時(shí)短路，短路電流則可以達(dá)到幾萬安，使得直流開關(guān)大電流脫口保護(hù)瞬間動(dòng)作,DDL-Delta-I等等逐漸開始啟動(dòng)。1.3.2、正極對(duì)大地短路故障老鼠、娛蚣等等較小的動(dòng)物爬入帶電回路；小金屬線頭、沒有使用的螺絲、墊圈等等零件，

6、掉落在帶電回路之上，導(dǎo)致直流正極同框架短路，引起框架保護(hù)動(dòng)作。線路可能是接觸網(wǎng)、饋線或變電所饋線電纜接地；絕緣子擊穿、折斷；隔離開關(guān)處于接地狀態(tài)、引線脫落；接觸網(wǎng)對(duì)架空地線放電；機(jī)車主回路接地等。正極接地故障大多數(shù)是持續(xù)性短路故障，如果沒有及時(shí)清除的話，比較容易使得故障擴(kuò)大變?yōu)橹绷髡龢O通過綜合接地裝置、鋼軌同地之間的泄露電阻到負(fù)極的短路事故,對(duì)于多處直流設(shè)備可以使得出現(xiàn)較為嚴(yán)重?zé)龘p,破壞性以及危害變大。2、短路試驗(yàn)方法2.1、設(shè)置方案在同鋼軌連接之時(shí)，要求對(duì)鋼軌進(jìn)行除銹處理同時(shí)將其連接牢固，這樣就可以有效

7、避免連接之處出現(xiàn)比較大的接觸電阻，如果電流偏大之時(shí)則會(huì)燒壞鋼軌，如圖1所示圖1短路試驗(yàn)接線2.2、注意事項(xiàng)2.2.1、進(jìn)行試驗(yàn)之前，與之相關(guān)區(qū)間的接觸網(wǎng)需要保持為停電狀態(tài)，接觸網(wǎng)電動(dòng)隔離開關(guān)在斷開位置。2.2.2.試驗(yàn)之前，在試驗(yàn)變電所應(yīng)該使用"電壓-電流法”，測(cè)量閉合回路的直流電阻，這樣就可以確認(rèn)回路完整閉合。2.2.3、試驗(yàn)前，應(yīng)該設(shè)備保護(hù)定值以及動(dòng)作時(shí)間配合之間的正確性。2.2.4、試驗(yàn)前，檢查區(qū)段內(nèi)架空地線與接地裝置每一處的連接點(diǎn)，同時(shí)使用力矩扳手將其緊固。2.2.5、試驗(yàn)之前，需要檢查直流開關(guān)所

8、在高壓室的消防設(shè)施，比如說應(yīng)該設(shè)置氣體消防設(shè)備，需要確認(rèn)其在“手動(dòng)”位置之上，也應(yīng)該留夠充足的臨時(shí)消防用具。2.2.6、在進(jìn)行試驗(yàn)之前，在短路點(diǎn)兩側(cè)20m做好防護(hù),不能出現(xiàn)無關(guān)人員進(jìn)行此區(qū)域，及時(shí)設(shè)置相關(guān)的防護(hù)標(biāo)志。2.2.7、試驗(yàn)結(jié)束之后，檢查開關(guān)以及觸頭是否燒傷或有殘留物。3、直流系統(tǒng)短路故障排查方法為盡快恢復(fù)供電，同時(shí)避免斷路器合在故障線路上，直流開關(guān)保護(hù)模塊通過線路測(cè)試,判別故障性質(zhì)的自動(dòng)重合閘功能。重合閘保護(hù)動(dòng)作情況