地鐵供電系統(tǒng)繼電保護(hù)方案設(shè)計(jì)

張多嬌

摘 要：地鐵供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行與乘客安全、運(yùn)營(yíng)人員安全、行車安全、設(shè)備安全等有著非常密切的聯(lián)系，我們要加強(qiáng)對(duì)其繼電保護(hù)方案的研究，選擇合適的優(yōu)化保護(hù)配置方案，根據(jù)電流增量動(dòng)作特性和電力電壓器的相關(guān)內(nèi)容，從而保障了供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：地鐵；繼電保護(hù)；電流增量

現(xiàn)在城市人口數(shù)量增長(zhǎng)迅速，尤其是一些大城市，為了減輕城市的交通負(fù)擔(dān)，引進(jìn)了地鐵、輕軌等設(shè)施。地鐵的運(yùn)行，往往肩負(fù)著城市的主要運(yùn)載任務(wù)，因此，對(duì)地鐵運(yùn)載能力的需求也是越來(lái)越高，地鐵采用了縮小車間隔的方式來(lái)提升自身的運(yùn)載能力。通過(guò)分析的方式對(duì)地鐵系統(tǒng)現(xiàn)存的一些缺陷進(jìn)行了完善，加強(qiáng)了運(yùn)行部門各專業(yè)之間的有效配合、協(xié)調(diào)，做到了相互之間的密切銜接，減少了各部門之間會(huì)出現(xiàn)的管理和技術(shù)上的不足。通過(guò)分析和研究，明確了供電系統(tǒng)繼電保護(hù)的安全性能和穩(wěn)定性，對(duì)實(shí)現(xiàn)地鐵安全運(yùn)行，具有十分重要的意義。

1.地鐵繼電保護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)

地鐵供電系統(tǒng)各個(gè)變電站之間的距離都很短，每段供電線路不會(huì)超過(guò) 3 公里，所以一般供電線路的繼電器保護(hù)裝置的保護(hù)作用會(huì)對(duì)地鐵供電線路失去作用。主變壓器容量既要滿足高峰時(shí)期的符合要求，同時(shí)也要滿足當(dāng)一個(gè)主變電站發(fā)生故障（例如最簡(jiǎn)單的電路故障）時(shí)，另外一個(gè)主變電站也能夠支撐全線的工作。地鐵采用的主變壓器一般為星形/三角形接法，因此當(dāng)?shù)罔F供電系統(tǒng)發(fā)生兩相電路短路或者單相短路接地故障的時(shí)候，就會(huì)引起供電系統(tǒng)的不平衡，此時(shí)供電系統(tǒng)就無(wú)法正常工作，所以當(dāng)供電系統(tǒng)遇到接地故障時(shí)，必須采用保護(hù)裝置加以保護(hù)。繼電保護(hù)設(shè)備從結(jié)構(gòu)功能上劃分為三個(gè)單元，數(shù)據(jù)測(cè)量單元、邏輯判斷單元和執(zhí)行單元。通過(guò)這三個(gè)單元的相互配合實(shí)現(xiàn)了對(duì)電氣系統(tǒng)的保護(hù)。

2.主變壓器的常見(jiàn)保護(hù)

城市軌道交通的主變壓器基本上都是雙繞組變壓器，本文以地鐵普遍使用的是 YNd11主變壓器為例進(jìn)行研究，以便達(dá)到更好的解決方案。變壓器常見(jiàn)的內(nèi)部短路故障包括相與相繞組之間的短路，單相繞組短路和匝間短路外部變壓器故障包括變壓器各相引出線之間的相間的短路和單相引出線經(jīng)過(guò)外殼之間的短路。變壓器常見(jiàn)的非電量主保護(hù)中是用瓦斯保護(hù)并輔以油溫、油位等保護(hù)。目前地鐵主變壓器繼電保護(hù)配置的是電流速斷、過(guò)負(fù)荷信號(hào)和過(guò)電流保護(hù)。電流保護(hù)有很多優(yōu)點(diǎn)，其中最大的優(yōu)點(diǎn)就是反應(yīng)迅速能夠快速的對(duì)系統(tǒng)和本身的故障做出反應(yīng)，以便及時(shí)的得到故障信息，但是也有缺點(diǎn)那就是信號(hào)識(shí)別能力比較差，一般無(wú)法識(shí)別大容量變壓器產(chǎn)生的暫時(shí)狀態(tài)下的勵(lì)磁涌流信號(hào)而造成誤動(dòng)。縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)具有很高的靈敏度，故對(duì)變壓器的主保護(hù)可以采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，采用過(guò)電流保護(hù)，零序過(guò)電流保護(hù)、和反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)作為后備保護(hù)可以更好地使供電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于相間短路可以采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)，因?yàn)樗哂休^高的靈敏度、快速性以及選擇性，過(guò)電流保護(hù)在正常運(yùn)行方式下的時(shí)限配合和靈敏度基本都可以滿足系統(tǒng)的需求，因此可以考慮作為后備保護(hù)。對(duì)于接地保護(hù)可以采用分相電流差動(dòng)保護(hù)作為系統(tǒng)的主保護(hù)，為了滿足變壓器對(duì)系統(tǒng)的速動(dòng)性，選擇性，靈敏性和可靠性等方面的要求，可以選擇零序過(guò)電流保護(hù)作為系統(tǒng)的后備保護(hù)。

3.地鐵供電系統(tǒng)保護(hù)的分析

3.1 供電系統(tǒng)線路保護(hù)

對(duì)于相間短路可以使用電流速斷保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)。當(dāng)不允許帶時(shí)限切除短路故障時(shí)，應(yīng)設(shè)置無(wú)時(shí)限速斷保護(hù)。當(dāng)無(wú)時(shí)限速斷保護(hù)不能滿足選擇性動(dòng)作時(shí)，應(yīng)設(shè)置帶時(shí)限速斷保護(hù)，當(dāng)速斷保護(hù)及過(guò)流保護(hù)不能滿足繼電保護(hù)的要求時(shí)，應(yīng)使用線路縱聯(lián)保護(hù)作為主保護(hù)，過(guò)流保護(hù)作為后備保護(hù)。對(duì)于接地短路可以使用零序電流保護(hù)，零序電流保護(hù)是利用接地時(shí)所產(chǎn)生的零序過(guò)電流使保護(hù)動(dòng)作。零序電流保護(hù)一般作為后備的電流保護(hù)使用。在用星形/三角形接法中的地鐵供電系統(tǒng)中將不接地的系統(tǒng)制造一個(gè)人為的中性點(diǎn)，同時(shí)通過(guò)一定的方式進(jìn)行接地處理，目的是當(dāng)供電系統(tǒng)單相或者兩相接地短路時(shí)，保護(hù)可以動(dòng)作。

3.2 牽引供電系統(tǒng)保護(hù)

可以分為兩個(gè)部分，牽引整流機(jī)組保護(hù)和直流牽引保護(hù)。牽引整流機(jī)組主要設(shè)置速斷保護(hù)用于保護(hù)牽引變壓器一次側(cè)短路，設(shè)置過(guò)流保護(hù)用于保護(hù)牽引變壓器的二次側(cè)短路和直流母線短路，牽引變壓器、整流器還應(yīng)設(shè)置本體的超溫保護(hù)，整流器硅元件保護(hù)的設(shè)置結(jié)合整流器的形式而定。當(dāng)直流設(shè)備框架保護(hù)啟動(dòng)后，聯(lián)跳牽引整流機(jī)組開(kāi)關(guān)以及站內(nèi)所有直流開(kāi)關(guān)及相鄰變電站直流饋線開(kāi)關(guān)，將本站直流牽引供電系統(tǒng)完全隔離。直流牽引保護(hù)分為直流進(jìn)線保護(hù)和直流饋線保護(hù)，直流進(jìn)線保護(hù)主要設(shè)置開(kāi)關(guān)本身自帶的大電流脫扣保護(hù)、逆流保護(hù)以及被其他保護(hù)聯(lián)跳。直流饋線保護(hù)主要設(shè)置大電流脫扣保護(hù)、電流變化率及增量保護(hù)、線路故障測(cè)試及自動(dòng)重合閘、熱過(guò)負(fù)荷保護(hù)、聯(lián)跳保護(hù)等。

3.3特征量的選取

繼電保護(hù)系統(tǒng)必須以穩(wěn)定運(yùn)行為基礎(chǔ)，為了準(zhǔn)確識(shí)別出供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，在繼電保護(hù)系統(tǒng)中，只需要對(duì)采集到的反饋線電流信號(hào)進(jìn)行識(shí)別和分類，并對(duì)傳輸?shù)碾娦判盘?hào)的特增量進(jìn)行提取。通過(guò)提取遠(yuǎn)程探頭或者終端的電信號(hào)來(lái)提取相關(guān)的信息，以實(shí)現(xiàn)更好的管理。地鐵車輛起動(dòng)時(shí)的電流使對(duì)牽引供電系統(tǒng)直流側(cè)正常運(yùn)行最大的電流，各個(gè)保護(hù)整定值得設(shè)定以車輛的啟動(dòng)電流為參考值，所以準(zhǔn)確的計(jì)算出車輛起動(dòng)時(shí)的最大電流以及電流上升率對(duì)繼電保護(hù)配合設(shè)計(jì)是十分重要的?，F(xiàn)在的地鐵車輛電力傳動(dòng)方式是交流傳動(dòng)，交流傳動(dòng)系統(tǒng)中又包括了牽引電機(jī)，逆變器和輔助電器。

4.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有地鐵供電系統(tǒng)繼電保護(hù)方案的研究，其相間電流保護(hù)、零序電流保護(hù)等都有其不符合地鐵供電系統(tǒng)的要求而需要改進(jìn)的地方。而縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)以其優(yōu)越的特性，可被用于地鐵供電系統(tǒng)的主保護(hù)。提出的適用于地鐵供電系統(tǒng)的保護(hù)配置方案，在實(shí)際工程運(yùn)行也驗(yàn)證了這些方案的可行性和可靠性。

參考文獻(xiàn)：

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