現(xiàn)代有軌電車逆流故障跳閘分析研究

張梅

摘 要：天津?yàn)I?，F(xiàn)代有軌電車既承載著開(kāi)發(fā)區(qū)人口轉(zhuǎn)移的工作，又極大地提高了開(kāi)發(fā)區(qū)城市形象。該文主要研究了天津?yàn)I?，F(xiàn)代有軌電車車輛段牽引變電所逆流故障，并對(duì)逆流故障產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：整流柜 逆流保護(hù) 二極管

中圖分類號(hào)：TN108 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）05（a）-0050-02

在2臺(tái)或以上整流機(jī)組并列供電系統(tǒng)中，若某分臺(tái)直流母線或整流裝置內(nèi)部直流母排出現(xiàn)短路故障時(shí)，經(jīng)常會(huì)造成總母線向該故障點(diǎn)回饋電流，即形成逆流。在直流電壓較高的情況下，形成的逆流會(huì)使故障進(jìn)一步擴(kuò)大，甚至引起爆炸，不可避免會(huì)造成更大的損失。天津?yàn)I海現(xiàn)代有軌電車作為中國(guó)第一條投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的導(dǎo)軌電車線路，盡管逆流保護(hù)裝置得到了廣泛的應(yīng)用，但如何快速準(zhǔn)確檢測(cè)逆流故障變得尤為重要。

1 逆流保護(hù)的作用

安裝逆流保護(hù)裝置是為了有效防止因逆流而造成事故擴(kuò)大的一種保護(hù)裝置，逆流保護(hù)裝置主要有逆流保護(hù)和正向過(guò)流保護(hù)兩個(gè)功能，該裝置由逆流專用傳感器、逆流檢測(cè)儀和專用電纜組成。

在軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)中，逆流保護(hù)裝置一般安裝在負(fù)極柜內(nèi)，主要是用于保護(hù)整流器的二極管。正常情況下，負(fù)極柜電流從線路流向機(jī)組，當(dāng)電流從負(fù)極流出的時(shí)候，逆流保護(hù)裝置就會(huì)動(dòng)作。

逆流保護(hù)具有以下特點(diǎn)：（1）有逆流保護(hù)和正向過(guò)流保護(hù)功能，能有效防止因逆流而造成的事故擴(kuò)大，可以作為各分臺(tái)直流母線和整流裝置內(nèi)部直流母排短路故障時(shí)的直流后備保護(hù)元件；（2）同時(shí)可以檢測(cè)正向過(guò)電流，在100%～150%范圍內(nèi)供報(bào)警、保護(hù)使用；（3）檢測(cè)儀響應(yīng)時(shí)間：<10 ms；（4）準(zhǔn)確度2%；（5）逆流保護(hù)裝置帶動(dòng)作指示顯示，手動(dòng)恢復(fù)，以便于故障分析。

2 逆流保護(hù)的動(dòng)作原理

2.1 雙機(jī)組變電所

天津現(xiàn)代有軌電車車輛段牽引變電所為雙機(jī)組，一旦二極管由于反向電壓過(guò)高而被擊穿，那么相鄰的機(jī)組和相鄰的牽引變電所就會(huì)通過(guò)此擊穿二極管構(gòu)成回路，形成環(huán)流。如圖1所示，當(dāng)1號(hào)整流器內(nèi)部二極管被擊穿，那么2號(hào)機(jī)組就會(huì)通過(guò)擊穿二極管構(gòu)成回路，電路從DS4流出，至750 V直流正母線，并從DS2流入1號(hào)機(jī)組，然后從DS1流出至負(fù)母線，再經(jīng)DS3流回2號(hào)整流器的負(fù)極。此時(shí)，位于DS1下口的逆流檢測(cè)裝置就會(huì)檢測(cè)到逆流，給CB1、CB2、CB3和CB4發(fā)出跳閘信號(hào)，該變電所退出運(yùn)行。

2.2 單機(jī)組變電所

天津現(xiàn)代有軌電車中的其中四座牽引變電所均為單機(jī)組，一旦整流器內(nèi)二極管由于反向電壓過(guò)高而被擊穿，那么相鄰的牽引變電所就會(huì)通過(guò)此擊穿二極管構(gòu)成回路，形成環(huán)流。如圖2所示，當(dāng)1號(hào)整流器內(nèi)部二極管被擊穿，那么2號(hào)機(jī)組就會(huì)通過(guò)該擊穿二極管構(gòu)成回路，電流從DS3流出，至750 V直流正母線，然后經(jīng)CB5流入接觸網(wǎng)，再?gòu)腃B4流入至1號(hào)變電所750 V直流正母線，經(jīng)DS2流進(jìn)1號(hào)整流機(jī)組，從DS1流出至負(fù)母線和導(dǎo)向軌，再經(jīng)2號(hào)變電所負(fù)母線和DS3流入2號(hào)整流機(jī)組的負(fù)極。此時(shí)，位于DS1下口的逆流檢測(cè)裝置就會(huì)檢測(cè)到逆流，并給CB1、CB3和CB4發(fā)出跳閘信號(hào)，該變電所退出運(yùn)行。

3 故障原因解析

二極管被擊穿的主要原因是直流側(cè)電壓瞬間抬高，當(dāng)然也不排除個(gè)別二極管的質(zhì)量問(wèn)題，電網(wǎng)電壓抬高的可能性有兩點(diǎn)，即10 kV電網(wǎng)電壓波動(dòng)和車輛再生制動(dòng)。

10 kV側(cè)電網(wǎng)電壓的不穩(wěn)定，會(huì)造成直流側(cè)暫時(shí)的過(guò)電壓，如果二極管的過(guò)電壓吸收回路不能完全吸收這部分過(guò)電壓的話，可能會(huì)造成二極管反向擊穿的情況。

車輛制動(dòng)分為兩種，即機(jī)械制動(dòng)和電制動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)，車輛優(yōu)先采用的是電制動(dòng)。當(dāng)列車電制動(dòng)時(shí)，車輛的電動(dòng)機(jī)會(huì)變成發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)反饋能量（如果車輛自帶吸收電阻的話，這部分能量將由車載吸收電阻來(lái)吸收，而不是反饋回電網(wǎng)）。當(dāng)線路上有其他列車在取流時(shí)，就會(huì)吸收這部分反饋的能量。沒(méi)有其他車輛吸收時(shí)，這部分能量將會(huì)抬升電網(wǎng)電壓。通常情況下，車輛會(huì)自帶保護(hù)裝置。當(dāng)電網(wǎng)電壓抬升到一定數(shù)值時(shí)（應(yīng)當(dāng)?shù)陀?00 V），車輛主回路會(huì)自動(dòng)與接觸網(wǎng)切斷電氣連接，車輛不再向電網(wǎng)反饋能量，同時(shí)電制動(dòng)轉(zhuǎn)換為機(jī)械制動(dòng)，這時(shí)電網(wǎng)電壓也就不會(huì)再繼續(xù)升高。

二極管被擊穿后或者使用了很長(zhǎng)一段時(shí)間后，如果反向電阻低于一定值時(shí)，就應(yīng)當(dāng)更換，不能再繼續(xù)使用了。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，逆流動(dòng)作后，手動(dòng)復(fù)位并重新使用，變電所運(yùn)行一切正常。那么有兩種情況：一是確實(shí)有過(guò)電壓造成了二極管反向短時(shí)擊穿，但擊穿后二極管仍然可以恢復(fù)使用；二是逆流保護(hù)為誤動(dòng)作。因此，可繼續(xù)觀察有否該現(xiàn)象繼續(xù)出現(xiàn)，同時(shí)可請(qǐng)廠家現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，以便準(zhǔn)確快速排除故障。

參考文獻(xiàn)

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