地鐵直流牽引供電系統(tǒng)饋線保護(hù)方法研究

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1、地鐵直流牽引供電系統(tǒng)饋線保護(hù)方法研究作者：西南交通大學(xué)丁麗娜韓紅彬摘要：針對目前國內(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電流上升率，電流增量I和電流上升持續(xù)時間t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(hù)的配置提供了理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：饋線；直流；保護(hù)；地鐵隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展

2、，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最佳方案。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)、自動重合閘保護(hù)。1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行狀態(tài)，最常見的、同時也是最危險的故障就是發(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，其主要特征就是電流增加和電壓降低

3、。利用這2兩個特征，可以構(gòu)成電流電壓保護(hù)。本文重點介紹饋線保護(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。大的短路電流對線路會造成巨大的損壞，故大的短路電流一出現(xiàn)應(yīng)立即切斷，其切斷時刻應(yīng)在其達(dá)到電流峰值之前。假設(shè)被保護(hù)線路短路電流的最小值為Idmin，動作電流整定為Idz>kIdmin(其中k為可靠系數(shù))，一旦檢測到瞬時電流超過動作電流時，立即跳閘，其固有動作時間僅幾毫秒，所以大電流脫扣保護(hù)非常靈敏，尤其電流上升非?？斓慕硕搪罚扔陔娏魃仙始半娏髟隽勘Ｗo(hù)

4、動作。1.2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)克服了單獨di/dt保護(hù)受干擾而誤動，以及ΔI保護(hù)存在拒動現(xiàn)象的缺點。保護(hù)動作特性分為2部分，瞬時跳閘和延時跳閘，其中誰較早激活就由誰決定跳開高速直流斷路器。延時跳閘元件主要起識別遠(yuǎn)端短路電流并跳閘的作用。保護(hù)原理：在運行當(dāng)中，保護(hù)裝置不斷檢測電流上升率。當(dāng)電流上升率在給定的時間T1內(nèi)高于保護(hù)設(shè)定的電流上升率F時，di

5、/dt保護(hù)啟動，進(jìn)入延時階段。若在整個延時階段，電流的上升率都高于保護(hù)的整定值，則保護(hù)動作；若在延時的階段，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)的動作特性。曲線1在A點處di/dt>F,保護(hù)啟動，經(jīng)延時在B點處發(fā)跳閘命令。曲線2是列車加速時的電流曲線，由于di/dt未超過F，保護(hù)不動作。在di/dt保護(hù)啟動的同時ΔI保護(hù)也啟動進(jìn)入保護(hù)延時階段，從ΔI保護(hù)啟動的時刻開始繼電器以啟動時刻的電流作為基準(zhǔn)點計算相對電流增量。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延時值后

6、，電流增量達(dá)到ΔI保護(hù)整定值，則保護(hù)動作。在計算電流增量的過程中允許電流上升率在相對較短的時間內(nèi)回落到di/dt保護(hù)整定值之下。只要這段時間不超過di/dt返回延時整定值，則保護(hù)不返回；反之保護(hù)返回。圖2是保護(hù)的動作特性，圖中F為di/dt的整定值，在A點曲線電流上升率超過F，K為故障時的最小電流增量，T2為ΔI延時整定值。當(dāng)檢測到的電流增量小于K時，可以肯定不是故障情況；若大于K則有可能是故障情況，需檢測其他參數(shù)（如t或I）來進(jìn)一步判斷。對圖中各曲線的分析如下：（1）曲線1的電流增量小于K，肯定不

7、是故障情況，該電流曲線實際表示機(jī)車在距離牽引變電所很遠(yuǎn)處啟動時的機(jī)車啟動電流。（2）曲線2的電流增量小于K，也肯定不是故障情況。（3）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時間不足(小于T1)，在這一段時間內(nèi)不作ΔI的判斷，經(jīng)過幾毫秒的延時后電流就開始下降，故不是故障情況。該曲線實際表示列車的電桿架接觸，電容器充電的線路電流曲線。（4）曲線4的電流增量超過ΔI整定值，延時時間也滿足，故可以肯定是故障情況。（5）曲線5的電流增量超過K，有可能是故障情況。再檢測電流上升持續(xù)時間，發(fā)現(xiàn)其值

8、超過了di/dt延時整定值，則肯定是故障情況。如果此時沒能通過檢測時間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)動作使直流饋線斷路器跳閘清除故障。（6）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返回延時值，因此保護(hù)返回。在B點保護(hù)重新啟動，并以B點作為新基準(zhǔn)點。該曲線是列車駛進(jìn)車站的電流變化曲線。對于遠(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，通常與列車啟動或通過接觸網(wǎng)分段