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1、淺議地鐵直流牽引供電系統(tǒng)保護 摘要：隨著地鐵系統(tǒng)的快速發(fā)展,直流牽引供電系統(tǒng)得到了越來越廣泛的應用,研制高性能和可靠的直流保護是十分緊迫的。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方法，詳細分析了電流上升率保護(di/dt)及電流增量保護、過流保護、雙邊聯(lián)跳保護、自動重合閘保護、框架保護的基本保護原理，并舉例說明了如何通過對電流上升率的測量來區(qū)分故障情況和正常運行情況，為地鐵饋線保護的配置提供了理論基礎。關鍵詞：保護；饋線；直流；保護；地鐵中圖分類號：U231+.3文獻標識碼：A文章編號：目前，國內(nèi)主
2、要城市的地鐵直流保護設備均來自國外，例如廣州地鐵二號線選用的是德國Siemens公司的DPU96，武漢輕軌選用的是瑞士Secheron公司的SEPCOS。通過對部分國外產(chǎn)品的研究，筆者認為，直流保護設備的原理并不是十分復雜，功能實現(xiàn)在理論上也沒有任何障礙，希望通過本文的拋磚引玉，在將來的不久，能夠看到國產(chǎn)的直流保護設備在我國甚至國際市場成為主流。一電流上升率保護(di/dt)和電流增量保護ΔI6電流上升率保護(di/dt)和電流增量保護ΔI是兩種重要的保護。這兩種保護可以在短路發(fā)生的初期檢測到故障，相應的斷路器可以在
3、短路電流達到穩(wěn)態(tài)值之前將故障回路切除，保護設備的安全。它的原理是：直流牽引的正常電流與故障電流在特征上有比較明顯的區(qū)別。例如，假設列車的最大工作電流為4kA，列車起動時電流從零增長到最大電流值約需要8秒，那么一列列車正常的起動電流上升率僅為0.5kA/s,而故障電流的上升率可達到單列列車起動電流的幾十甚至上百倍。電流上升率保護(di/dt)（以下簡稱di/dt保護）和電流增量△I保護（以下簡稱△I保護）就是根據(jù)故障電流和正常工作電流在上升率這一特征上的不同來實現(xiàn)保護功能的。在實際運用中，di/dt保護和△I保護是通過
4、相互配合來實現(xiàn)保護功能的，而且這兩種保護的起動條件通常都是同一個預定的電流上升率值。在起動后，兩種保護進入各自的延時階段，互不影響，哪個保護先達到動作條件就由它來動作。在這一點上，有些類似于通常所說的定時限過流保護和電流速斷保護。一般情況下，di/dt保護主要針對中遠距離的非金屬性短路故障，△I保護主要針對中近距離的非金屬性短路故障（金屬性直接短路故障由斷路器自身的電磁脫扣裝置來跳閘）。在雙邊供電線路中，di/dt和ΔI保護整定的原則如下：（a）di/dt的整定值應盡可能的小，以獲得盡可能大的保護范圍。6（b）di/
5、dt的整定值應足夠大，以躲過列車的啟動電流和濾波器充電電流。（c）ΔI的整定值應足夠大，以躲過保護區(qū)域之外發(fā)生故障時的故障電流。（d）di/dt的延時應足夠長，以免越區(qū)跳閘。二過流保護過電流保護指故障電流超過過流保護整定值，故障出現(xiàn)時間超過保護整定時間后發(fā)出跳閘命令。它的動作原理是：電網(wǎng)中發(fā)生相間短路故障時，電流會突然增大，電壓突然下降，過流保護就是按線路選擇性的要求，整定電流繼電器的動作電流的。當線路中故障電流達到電流繼電器的動作值時，電流繼電器動作按保護裝置選擇性的要求，有選擇性的切斷故障線路。它可作為上述兩種保
6、護的后備保護,在保護控制單元預先整定電流Imax值和時間T值。當通過直流饋線短路的電流值在預先設定的時間T內(nèi)超過Imax值時，過流保護裝置動作使直流饋線斷路器跳閘來清除故障。顯然，Imax值應小于大電流脫扣保護裝置動作值,對于Imax值的設定，可分別設定正反方向的Imax＋值和Imax－值。三雙邊聯(lián)跳保護6由于行車密度大，導致負荷電流也較大，當最大負荷電流可與饋線最小短路電流相比擬時，大電流脫扣的電流整定值不可能太小，這樣對于電流保護來說，保護范圍不可能太大。故在某些情況下，當饋線發(fā)生短路故障時，可能會有一側(cè)直流斷路
7、器電流保護不動作的情況。但由于△I和di/dt保護的靈敏度很大，無論饋線發(fā)生什么故障，它們都可動作于跳閘，為進一步提高保護的可靠性，所以對于雙邊供電的饋線，均考慮設置雙邊聯(lián)跳保護。雙邊聯(lián)跳保護的原理如下：一條接觸網(wǎng)的兩段，左邊一段由牽引變電所A和B（簡稱A站和B站）供電，右邊一段則由B站和C站供電，當短路點發(fā)生在靠近A站的c位置時，A站的大電流脫扣保護首先動作，而B站則由于短路電流小等因素，大電流脫扣和di/dt等保護均無法動作，位于A站的雙邊聯(lián)跳保護則發(fā)出聯(lián)跳命令，將B站相應的開關跳開。當B站退出運行時，則B站越區(qū)
8、隔離開關合上，雙邊聯(lián)跳保護根據(jù)B站越區(qū)隔離開關的位置判斷另一端是由C站相應的開關供電。四自動重合閘6使用自動重合閘的目的是為了在瞬時性故障（雷擊、架空線閃路等）消除后使線路重新投入運行，從而在最短的時間內(nèi)恢復整個系統(tǒng)的正常運行狀態(tài)。對于直流牽引系統(tǒng)，經(jīng)常會發(fā)生短路而使過流脫扣器經(jīng)常動作。但由于大部分短路故障是短暫的，所以使用自動重合閘系統(tǒng)可提高
