张学锋

[摘 要]地铁牵引变电所直流保护系统的可靠运行，其直接影响着地铁的正常运行。

[关键词]地铁；牵引变电所；直流保护装置

中图分类号：U224 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）01-0308-01

一、前言

地铁因其安全、准时、舒适、稳定的特性已成为人们日常出行的重要交通工具，对缓解城市交通压力有着重要的作用。地铁的牵引变电所直流保护系统可靠运行直接影响着地铁的安全运行，因其起着当牵引供电系统故障时，快速准确的切断故障电源，缩短故障范围，快速恢复供电减少影响范围的作用，因而对地铁正常运行具有重要的保护作用，与人们的人身安全密切相关。

二、地铁牵引变电系统的概述

牵引变电所的作用即将主变电所来的交流高压电经整流机组降压，再经直流开关柜向接触网供电。牵引整流机组和直流馈线保护装置是地铁牵引变电所的两个重要组成部分。牵引变电所交流系统一般由两路交流高压环网供电，当一路供电故障时另一路在保护装置的控制下立即投入使用，以保证交流系统可靠供电。直流系统一般由两组整流机组系统构成，以确保直流系统的可靠供电。对接触网的供电，采用相邻变电所双边供电的供电方式以确保接触网可靠供电。为保护牵引变电所及接触网故障时及时有效切断故障电源，以最快的速度恢复送电，设置直流保护装置，采取保护措施让直流电短路过程中将其遮掩住，组止电流达到电路的短路阈值。变电所通过这种间接直接的方式，处理电路断路的运行问题，具有重要的现实意义，不仅可以在保证列车运行的前提下，对其进行新路断路维修，同时也可以在一定程度上保障乘客的乘车安全，配合了地铁的运营，使其免于因电路断路原因而在运行过程中造成运行中断的停车事故，在变电所的短路保障下，使得短路情况发生时，电气设备得到充分的保护，避免因短路造成的设备失灵、迟钝、损害等问题对地铁运行安全造成不可预知和不可弥补的安全隐患，极大的保障的乘客的安全。

三、牵引变电所内直流保护的配置介绍

确保牵引变电所正常运行的核心是一种保护装置，他通过迅速的切除故障，以避免列车因电流参数发生改变、保护装置突然跳闸而发生的列车运行中断，这是牵引变电所内的直流电保护系统的主要配置。这样的保护装置，不仅可以保护列车的正常供电，防止列车运行过程中的短路，还能增加列车的主动保护配合度。不同的牵引变电所具有不同的需求，相应的保护装置也是不同的，所以与之相关的保护装置也并不相同，主要的保护装置包括馈线柜、进线柜、负极柜、轨道电压限制装置等保护方式。

牵引变电所中直流电的系统保护形式主要包括短路、过负荷、过压等故障方式，而危害最大的，也是人们日常私生活中极为熟悉的短路故障，从根本上讲，短路分为两种最基本的类型，正负极短路和正极对地短路，而在日常出现的短路故障中，前一种正负极短路是出现最多的故障类型，牵引变电所的内在配置，中断的大多是前一种正负极短路故障，而正极对大地的故障多由框架保护的方式负责消除。正负极短路多由架空接触网对钢轨短路所引起，其电流大小受变电所与短路点的距离所影响，变电所主要负责减小或切断该直流电，避免电流过大达到短路阈值，而出现短路故障。

四、牵引变电所直流电保护原理

1.大电流脱扣保护的原理

脱扣保护是变电所内置构造中的固有配置，他的内在保护作用通过断路器内的脱扣器实现，其主要原理是在电流达到断路阈值时，脱扣器以最快的速度切除极端断路故障，使断路器跳闸，从而实现保护电路，消除断路故障的作用。这是变电做切断直流电断路最基本的内在装置，在电路的断电保护中有重要的作用。

2.定时限过流保护的原理

定时限过流保护主要负责保护远端断路，对于电流整定值较小的电流作用更加明显，它的保护原理通常是按照馈线的最大负荷率来界定的，具有动作延时较长，能够避开列车启动时间、不影响列车正常运行的特点，当电流超过阈值时，电流自动触发跳闸，在列车启动前保护自动返回，而列车再次启动时，将会如此反复出现再一次电路切断，以此种方式达到保护电路设备，使其避免出现短路现象，而对列车造成损伤的特点。

3.低电压保护的原理

低电压保护和定时限过流量的保护原理一样，但是低电压保护作为电流上升率保护的后备保护装置，一般在保护过程中不起主要作用，而是与其他保护形势相互配合，共同作为电路保护装置，在电流过大时，经电压控制，最大程度的考虑列车的电流启动时间和启动持续时间，并同时对列车的内部连续启动装置做最基本和最全面的的考量。

4.双边联跳保护的原理

用于处理非常小的远端电路断路的双边联跳装置是被最为广泛使用的一种电路保护装置，通常它所采用的是双边供电的接触网，在其中一个馈线器因为某些原因而发生跳闸时，另一个与之协作的馈线器也会收到其跳闸指令，而使同一个馈线器所在的供电区域全部跳闸，从而达到其保护电路的作用。

5.接触网热过负荷的原理

接触网直接影响着地铁轨道交通的供电系统，接触网系统出现供电故障，将直接影响地铁的运行，严重时还会造成地铁运行的中断。由于接触网的特殊供电特性，其运行参数的变化、弓网故障以及接触网线索、零部件的脱落和接触网零部件变形和脱落等问题的出现，将会直接影响地铁的正常运行，造成地铁运行的中断。由于短路电流过大而引起的地铁接触网短路是永久的，而故障中直流开关的大电流脱口保护会强行送电，但是并不会取得成功，因此，一旦大电流脱口和保护动作同时的现象出现，地铁接触网故障处理部门应该对此现象引起强烈重视，重点检修短路的接触网，查看其是否有短路现象。

接触网热过负荷的工作原理与其他保护装置的工作原理不同，在保护配电装置时，通过计算接触网的发热量来实现的。其具体的工作原理是要借助接触网的电阻，在电流通过电阻时，计算出接触网的电阻发热量，从而处理热度过大的负荷故障点，所以，它与其他保护装置最大的区别就是切除发热的负荷故障点，而不是处理出现故障的短路点。当接触网热过负荷时，通过计算的原理，确定发热超过电路承受阈值的热负荷过大点，实现最短时间内的故障处理，起到保护电气设备的作用，此方法是间接的处理方式，虽然不是直接处理短路点的故障，但是在电路保护时也能起到非常重要的作用。

五、牵引变电所的现实可靠性

牵引变电所在采取大电流脱扣、定时限过流保护、双边联跳、接触网热过负荷等保护措施，对地铁供电系统的电路进行保护时，同时考虑了地铁运行过程中需要面对的启动、稳定、准时性，在满足乘客基本乘坐需求的情况下，对地铁电路系统实施有针对性的、安全、高效的保护措施，极大的节省了时间，在一定程度上配合了地铁的运营，使其免于因电路断路原因而在运行过程中造成运行中断的停车事故，在变电所的短路保障下，使得短路情况发生时，电气设备得到成分的保护，避免因短路造成的设备失灵、迟钝、损害等问题对地铁运行安全造成不可预知和不可弥补的安全隐患，极大的保障的乘客的安全。

六、结束语

牵引变电所影响着地铁的运行，控制着地铁的一应供电，因而对地铁电流的保护作用和维护乘客的人身安全具有极其可靠的作用。

参考文献

[1] 王鸿.地铁供电系统可靠性分析[J].技术与市场， 2012，07（15）.

[2] 盛蓉蓉.可用于DC 750V及DC 1500V系统的牵引变电所设计[J].城市轨道交通研究 2015，07（10）.

[3] 余柏林.浅谈广州地铁直流牵引供电与交流牵引供电系统的选择[J].科技风，2012（03）.