淺談城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)的繼電保護配置

王婷

摘 要：城市軌道交通供電系統(tǒng)是軌道交通系統(tǒng)必不可少的組成部分。它不僅為列車提供電能，同時也為軌道交通車站提供動力照明用電。為防止由供電系統(tǒng)出現故障所造成的交通運輸中斷所帶來的巨大損失，保證軌道交通供電系統(tǒng)的可靠和安全就需要為供電系統(tǒng)配置的繼電保護裝置。本文以貴陽軌道交通一號線為例，分析介紹貴陽軌道交通一號線供電系統(tǒng)的交流保護和直流保護的配置。

關鍵詞：軌道交通；直流保護；交流保護

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.179

城市軌道交通系統(tǒng)具有行車速度快、運量大、乘客體驗舒適性較高等優(yōu)點，不僅在緩解交通擁堵這個城市“頑疾”起到非常關鍵的作用，更是在節(jié)能減排降低環(huán)境污染保護環(huán)境等方面有突出作用。因此近年來，全球越來越多的城市都將建設城市軌道交通作為提升城市運輸能力，緩解交通擁堵的有效措施。我國的軌道交通事業(yè)近年來也得到飛速發(fā)展，以貴陽市為例，首條線路即貴陽城市軌道交通一號線已于2018年正式開通運營，目前二號線路也正在建設當中。

城市軌道交通供電系統(tǒng)由直流系統(tǒng)和交流系統(tǒng)兩部分構成，具體主要由進線電源、變電所、牽引系統(tǒng)、整流系統(tǒng)、動力照明系統(tǒng)等構成。以貴陽軌道交通地鐵一號線為例，它采用高、中壓（110kV/35kV）兩級電壓集中供電的方式，即設置專用主變電所從電力系統(tǒng)外接入110kV電源，經降壓變電所降至35kV后向貴陽軌道交通一號線沿線的牽引變電所來進行供電。

我國規(guī)范規(guī)定，城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)有兩種電壓等級，即DC750V和DC1500V的供電方式。貴陽軌道交通一號線的供電系統(tǒng)從“安全、可靠、經濟、實用”的角度出發(fā)，結合自身的實際情況，選擇采用DC1500V架空接觸網的供電方式。

城市軌道交通的供電系統(tǒng)一旦出現故障或中斷就可能會造成重大事故甚至會危及乘客的生命財產安全，因此城市軌道交通能正常運營的前提和重要保證和前提就是高度可靠安全的電力供給保障。而為了保證供電的安全可靠性，防止供電系統(tǒng)運行過程中可能會出現的不正常運行狀態(tài)或故障狀態(tài)就必須對城市軌道交通供電系統(tǒng)配置完備的繼電保護裝置。對于整個城市軌道交通的牽引供電系統(tǒng)而言，繼電保護配置在必須滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性四個繼電保護基本原則的前提下還應力求經濟合理。

1 交流保護

城市軌道交通供電系統(tǒng)的交流部分通常包含有外接電源接入電纜、主變電所、給線路提供電源的中壓網，還包含了電力變壓器和動力照明供電系統(tǒng)。如貴陽城市軌道交通一號線采用高、中壓兩級電壓集中供電的方式，即采用外接110kV電源通過主變電所降壓至35kV再向一號線沿線的牽引變電所供電。對于交流系統(tǒng)而言一般須配置以下保護：過電流保護、限時速斷電流保護、定時限過電流保護、零序電流保護，中壓35kV母線需配置的過電壓、欠電壓保護等。如主變壓器作為供電系統(tǒng)中重要的電力設備就需配置主變差動保護、電流速斷保護、過流保護、零序保護以及變壓器的非電量保護（輕瓦斯保護、重瓦斯保護、溫度保護、油位異常保護等）。其余線路需配置相應保護滿足電力系統(tǒng)對保護的要求，由于和常規(guī)交流配置類似不再贅述。

2 直流保護

城市軌道交通供電系統(tǒng)的直流部分主要由整流機組、接觸網裝置、電纜、直流開關柜等構成。直流系統(tǒng)的繼電保護正是城市軌道交通供電系統(tǒng)區(qū)別于常規(guī)變電所和變電廠的部分。對任何繼電保護而言，都必須具備“可靠、靈敏、速動、選擇”四個基本原則，對于直流部分而言速動性和可靠性同樣重要，這是由于要求直流繼電保護裝置一旦檢測到故障，保護就必須馬上動作將故障切除、快速跳閘。直流系統(tǒng)中最常見且造成損失最嚴重就是短路故障，因此在配置繼電保護裝置時必須考慮保護間的相互配合，快速可靠的切除故障。

貴陽軌道交通一號線供電系統(tǒng)的直流保護主要有：

（1）整流機組保護。主要包括牽引變壓器本體保護、電流速斷保護、過電流保護、零序電流保護等。

（2）整流器內部保護。包括整流器溫度保護、整流器過電壓保護、整流器缺相保護等，以整流變壓器為例，它的二次側具有電壓低但是電流較大的特點，通常不設置縱聯差動保護，一旦整流機組內部發(fā)生短路時，會造成整個直流系統(tǒng)正、負母排之間的短路，這個巨大的電流也會造成母線、設備的嚴重損壞，因此一般情況下在配置電流速斷保護的前提下必須與直流框架泄漏保護裝置配合，在發(fā)生接地或弧光短路，使斷路器分閘，而整流器本體一般設置整有流二極管保護、整流器交/直流側過電壓保護、整流器溫度保護、整流器缺相保護來保證整流器的正常工作。

3 直流饋線部分

（1）DC1500V進線包括大電流脫扣保護（斷路器本體保護）、過電流保護、逆流保護。

（2）DC1500V饋線包括大電流脫扣保護（直流斷路器本體保護）、DDL保護（電流上升率di/dt保護、電流增量I保護）、過流保護、聯跳保護、欠壓保護、過負荷保護。如，大電流跳閘保護應避開列車正常啟動的最大電流并與相鄰供電區(qū)間的短路保護配合，可防止越區(qū)跳閘。DDL保護主要反應電流變化趨勢，能有效切除近端和遠端的故障電流，同時還能區(qū)分非故障電流的干擾，因此已慢慢成為直流保護中的電流主保護。同時牽引變電所全所還設置了1套框架泄漏保護，該保護裝置安裝在負極柜中，它通過電流檢測單元來檢測電流并與電流速斷保護配合，迅速跳開站內所有直流開關、交流側開關并需人工復位才能重新合上。

4 結論

本文通過對貴陽軌道交通一號線供電系統(tǒng)的交流和直流保護配置的簡要分析，學習掌握繼電保護配置方案及保護原理，對于城市軌道交通供電系統(tǒng)的故障檢修有非常重要的指導意義，一旦發(fā)生故障能及時采取針對性的檢修措施來快速排除故障，來保證城市軌道交通系統(tǒng)的運行正常穩(wěn)定。

參考文獻：

[1]王開康.一種城軌環(huán)網供電繼電保護配置方案[J].城市軌道交通研究，2010（12）.