地鐵牽引變電所直流保護裝置設(shè)置及可靠性分析

康啟社

摘 要：地鐵這一交通方式的在城市交通中的比重逐漸增加，受到了越來越多上班族的青睞。地鐵的有序運行能夠緩解城市的交通壓力，其運行離不開相關(guān)技術(shù)的保障。地鐵牽引變電所直流保護裝置是地鐵電力系統(tǒng)的運行的重要保證，與地鐵運行安全問題息息相關(guān)。當(dāng)?shù)罔F牽引供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，地鐵牽引變電所的直流保護裝置就會立即斷電，從而降低影響范圍，減輕檢修工作的壓力。因此地鐵牽引變電所直流保護裝置不僅是保護地鐵運行的安全保障，也是乘客安全的首要防護措施。

關(guān)鍵詞：地鐵牽引變電所;保護裝置;直流保護裝置

0 引言

我國現(xiàn)已將地鐵建設(shè)列為城市公共交通的重要發(fā)展方向，設(shè)備資產(chǎn)化是發(fā)展的首要原則。現(xiàn)階段所使用的地鐵直流保護裝置多為進口，其中以德國、瑞士以及德國為主。通過對國外設(shè)備進行研究，可以得知，直流保護設(shè)備的工作原理復(fù)雜程度不高，其所具備的功能理論也能夠?qū)崿F(xiàn)。期望中國制造的地鐵直流保護設(shè)備能夠占據(jù)國際市場。

1 地鐵牽引變電所功能簡介

地鐵牽引變電所主要用于降低主變產(chǎn)生的高壓交流電流經(jīng)過機組時的電壓值，再經(jīng)過直流開關(guān)柜將電能輸入給接觸網(wǎng)，現(xiàn)階段地鐵牽引變電所主要包括以下兩個部分，其一是牽引整流機組，其二是直流饋線保護裝置。地鐵牽引變電所采用兩路交流高壓環(huán)網(wǎng)進行地鐵供電，這樣做的好處是當(dāng)一路供電設(shè)備發(fā)生故障時，另一路供電線路在保護裝置的保護和控制下進行使用，進而保障直流裝置的供電不受影響，是地鐵有序運行的根本保障。因此現(xiàn)階段大多數(shù)地鐵牽引變電所均采用雙邊供電的形式給接觸網(wǎng)供電，進一步提高接觸網(wǎng)供電的穩(wěn)定性，為地鐵的正常運行提供技術(shù)保障[1]。當(dāng)故障發(fā)生時，為了使保護裝置能夠在最短的時間內(nèi)將電源切斷，以保護供電系統(tǒng)，就需設(shè)置直流保護裝置，最大程度上縮小對其他系統(tǒng)設(shè)備的影響，保證地鐵的有序運行不受嚴(yán)重影響。直流保護裝置能夠在接觸網(wǎng)以及牽引變電所發(fā)生故障時，立即切斷故障電源，在直流電發(fā)生短路時實現(xiàn)一定的遮掩效果，并盡快恢復(fù)設(shè)備的供電，減輕在設(shè)備故障下，對地鐵正常運行造成的各方面影響，進一步保障地鐵的安全運行。地鐵牽引變電所通過上述方式對供電故障進行處理，不僅能夠有效保護地鐵系統(tǒng)內(nèi)部的電氣設(shè)備，還能夠在不影響地鐵運行的情況下，實時的對電路系統(tǒng)進行檢修，使地鐵為群眾的出行提供更多便利，與此同時避免因供電設(shè)備故障對地鐵正常運行的影響，給群眾的出行和生活造成影響。除此之外，地鐵牽引變電所安裝直流保護裝置不僅能夠?qū)﹄娐愤M行保護，還能在一定程度上保護地鐵設(shè)備，以防造成設(shè)備出現(xiàn)遲鈍、失靈的嚴(yán)重影響運行的問題，甚至影響地鐵的使用壽命。上述因素不僅影響地鐵的正常運行，還會使其內(nèi)部的設(shè)備造成一定的損壞，使乘客的生命安全受到嚴(yán)重危害。因此地鐵牽引變電所保證地鐵正常運行意義重大[2]。

2 提高地鐵牽引變電所直流保護裝置設(shè)置可靠性的措施

2.1 做好牽引變電所直流保護方式

2.1.1 采用大電流脫扣保護方式

大電流脫扣保護是牽引變電所的重要保護措施，也是現(xiàn)階段應(yīng)用程度最為廣泛的一種措施。脫扣保護的原理是當(dāng)電流達(dá)到能夠使電路短路的閥值后，脫扣器就會立即發(fā)生短路故障的部門進行切除，然后使斷路器處于跳閘的狀態(tài)，這樣即便部分電路出現(xiàn)問題，還能夠?qū)φw設(shè)備起到保護作用，是牽引變電所直流保護的重要環(huán)節(jié)[3]。

2.1.2 定時限流保護

定時限流保護也是牽引變電所直流保護的關(guān)鍵所在，能夠在不影響地鐵正常運行的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對電路以及設(shè)備的保護，在牽引變電所中具有極高的地位，做好該部分工作能夠在很大程度上保護遠(yuǎn)端電路發(fā)生斷路情況的線路，其工作原理和流程與大電流脫扣保護異曲同工，當(dāng)線路中的電流達(dá)到一定數(shù)值后，就會自動啟動自動跳閘狀態(tài)，若發(fā)生此類情況。地鐵就會立即停止運行，避免造成更大程度的損害。主要特點是其動作延時較長，不會影響地鐵的正常運行。針對電流故障，定時限流保護會進行延時保護，將設(shè)備故障造成的影響降低到最低，還能夠保證乘客安全，是一種一舉多得的直流保護模式[4]。

2.1.3 采用低電壓保護方式

低電壓保護是另一種普遍的牽引變電所直流保護措施，該保護方式并非在地鐵運行時進行保護，而是作用于列車的啟動環(huán)節(jié)，低電壓保護方式需配合其他保護方式共同使用。它的延時以及整定值需與列車正常運行狀態(tài)下的運行情況相互配合。

2.1.4 電流過流保護

該保護能夠精確反映出機車故障、絕緣故障、雷擊故障以及接觸網(wǎng)接地等類型的故障，保護范圍包含從接觸網(wǎng)到饋線斷路器的出線側(cè)，以及該條供電接觸網(wǎng)的全部電路，通常情況下保護延時為0.4秒。

2.1.5 雙邊聯(lián)跳保護

該保護模式能夠切除故障電流較小的遠(yuǎn)端短路電流，跳閘命令是由感知到近端短路故障電流附屬的相鄰站發(fā)出的，只要某一段接觸網(wǎng)中，供電所內(nèi)部的兩個牽引站有一個檢測到短路電流正確跳閘，另一個也會隨之跳閘，因而安全性較高。

2.1.6 電流速斷保護

該保護是饋線的主要保護措施，其保護延時一般為0.1秒，保護范圍與過流保護相同，能夠反映的故障范圍較小。通過電路的充分保護，能夠有效避免短路事故的發(fā)生，為地鐵安全運行提供技術(shù)保障。

2.2 自動重合閘功能

在地鐵牽引變電所的直流保護裝置中，有一個非常重要的部件叫做直流饋線開關(guān)配合微機測控保護裝置，此部件功能十分強大，能夠通過對線路以及回路的測試，對故障情況進行判定，并進行自動重合閘。其工作流程如下，工作人員在對斷路器進行合閘操作時，可以重復(fù)多次對所有線路進行測試，若斷路器仍處于合閘狀態(tài)，則說明地鐵內(nèi)部所有線路均處于正常狀態(tài)，反之則表明線路可能存在連續(xù)性的問題。若牽引變電所中的接觸網(wǎng)出現(xiàn)故障，斷路器就會出現(xiàn)分閘的現(xiàn)象，這時需進行開啟線路進行測試，以定位故障的性質(zhì)[5]。在線路檢修的過程中，如果斷路器重新好合閘，就說明這一問題是暫時性故障，能夠得到有效解決。如果斷路器始終沒有自動重合閘，就表明出現(xiàn)了永久性問題，需聯(lián)系相關(guān)專業(yè)人員進行檢修。

3 結(jié)論

綜上所述，現(xiàn)階段城市交通壓力日益突出。地鐵的出現(xiàn)能夠在一定程度上緩解地面交通壓力，除此之外地鐵的運行充分符合環(huán)保理念，順應(yīng)社會低碳發(fā)展理念的需求。未來一段時間內(nèi)，地鐵的普及程度必然會提高，因此保證其運行安全的重要性不言而喻。地鐵牽引變電所直流保護裝置是一種維持地鐵正常運行的重要裝置，其能夠在不影響地鐵正常運行的前提下，提高地鐵的安全性。一旦發(fā)生運行電氣故障，直流保護裝置就會立即啟動內(nèi)部的保護裝置，降低對其他設(shè)備的影響，同時保障乘客的人身安全。

參考文獻：

[1]張俊豪.地鐵牽引變電所直流保護裝置設(shè)置及可靠性分析[J].輕松學(xué)電腦，2019（26）：1-2.

[2]劉建華.地鐵牽引變電所直流框架電壓保護頻繁報警分析與對策[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2019（6）：101-104.

[3]王貴寧，李文勇.一起地鐵直流系統(tǒng)保護跳閘事故分析與處理[J].中國科技縱橫，2019（16）：148-149.

[4]王瑩.探析地鐵牽引變電所變電設(shè)備可靠性[J].建材與裝飾，2020（2）：269-270.

[5]劉煒，張揚鑫，張戩，等.考慮牽引所多運行狀態(tài)的城軌交直流供電計算[J].西南交通大學(xué)學(xué)報，2020，55（6）：35-42.