深圳地鐵龍崗線直流牽引供電系統短路試驗方案

梁國君

(中鐵一局集團電務工程有限公司，陜西西安710054)

深圳軌道交通二期龍崗線高架段采用DC1500V牽引供電系統，在變配電所內的控制、保護、監測回路裝置以及綜合自動化監控系統均已調通，并處于正常工作狀態下，需對直流牽引供電系統進行短路試驗，即將直流電源的正極(DC1500V接觸軌)對負極(走行軌)或對地短接，瞬間產生大電流，以檢驗牽引供電系統對短路故障的切斷情況。

1 短路試驗基本原理和試驗目的

短路點的選擇按產生最大短路電流及最小短路電流的地點進行選取，在最大容量變壓器最近饋出點進行短路，以檢驗斷路器電流速斷保護功能是否正確動作;在小容量變壓器最遠點進行短路，以校驗電流上升率保護ROR中的延時保護功能是否正確動作。

通過短路試驗，驗證直流開關及保護裝置整定值的準確性、直流牽引供電系統運行的可靠性以及校核測試段牽引直流回路的完整性。

2 短路設計方案及說明

短路試驗的短接方案采用“先送電、再通過人為短接的方式”進行。

現場操作示意如圖1。

圖1 短接方案操作示意

2.1 現場操作示意圖說明

(1)接觸軌短路點選取在電連接中間接頭處。用一根長約20cm的短電纜，電纜一端通過銅鋁過渡線夾緊固安裝在電連接板上，另一端向上彎成鉤狀，以便于短路電纜順利短接。

(2)鋼軌端短路點選取在OV柜與鋼軌連接電纜的連接孔處。短路電纜安裝前，將OV柜與鋼軌間的連接電纜拆除，提前壓接好接線端子并與鋼軌連接，與走行軌連接處應打磨除銹，并涂電力復合脂，以降低接觸電阻，確保可靠連接;短路電纜另一端彎成鉤狀，用絕緣膠布可靠綁扎固定于絕緣桿端頭部位。

(3)接觸軌與鋼軌短接時，必須保證短路電纜懸空，不得與地相連。短路操作時，將短路短接線鉤狀端掛接于與電連接相連的鉤狀短電纜上，如圖2所示。

圖2 接觸軌與鋼軌短接操作圖

(4)在短路試驗過程中會產生較大電動力，試驗前必須將各連接部位進行可靠的連接緊固，連接螺栓須用力矩扳手進行緊固。

(5)進行短路操作時，存在安全風險，操作人員必須使用合格的安全防護用具(絕緣墊、絕緣靴、絕緣手套、防護面罩、防護板)，在現場管理人員的監督指揮下進行規范操作。

(6)短路試驗后，必須先將掛接電纜摘下，再拆卸短接線及接觸軌上的短電纜。

2.2 短路試驗基本程序

(1)相關區間的接觸網應停電，相應的上網隔離開關及直流1 500 V進線開關、饋出開關均應處在分閘狀態。

(2)在新選短路點按上述要求的連接方式進行接地線連接。

(3)連接完成后，在試驗變電所采用“中壓－電流法”測試閉合回路的熱流電阻，確認回路為完整的閉合回路。

(4)檢查整流變壓器的交流35 kV側開關柜、直流1 500 V進線開關柜、直流1 500 V饋出開關柜的繼電保護整定值是否與設計整定書相符。

(5)依次合上相應的上網隔離開關、合上相應直流1 500 V進線開關。

(6)合上相應直流1 500 V饋出開關，在選定的短路點進行人為短路。

(7)從整流變壓器的交流35 kV側開關柜、直流1 500 V進線開關柜、直流1 500 V饋出開關柜的繼電保護裝置上讀取短路電流數值波形及電弧分斷時間，將收集數據與設計整定值進行比較。

(8)短路試驗結束，檢查直流開關柜快速開關、觸頭滅弧室是否燒傷或有殘留物。

(9)撤除試驗區段接觸網短路點導線，檢查接觸軌、鋼軌、接地母排短路點連接處是否燒傷損壞。

2.3 短路試驗的安全技術措施

(1)牽引變電所操作及接觸軌作業等嚴格執行停送電工作票作業制度，嚴格按照作業制度流程步驟進行停送電操作。

(2)拆除各種臨時接地線，試驗線路類人員全部撤出。(3)設置安全警示標志，準備滅火消防器材等。

3 短路試驗方法及過程

3.1 單邊供電模式下，近端的接觸軌對鋼軌(負極)的短路試驗

3.1.1 檢測范圍

接觸軌對鋼軌(正對負)近端短路產生最大的短路電流，從而檢驗直流設備大電流脫扣保護是否滿足系統要求。

3.1.2 試驗接線

試驗接線示意見圖3。

圖3 試驗接線示意

3.1.3 試驗方法及過程

3.1.3.1 測量牽引網直流電阻

(1)將上行接觸軌與走行軌在短路點短接(如圖3所示)，使兩軌構成回路;

(2)將回路電阻測試儀分別接于六約所出口上行接觸軌與走行軌之間;

(3)開始加電壓、電流，讀數并做記錄。

3.1.3.2 六約牽引所試驗準備

(1)檢查牽引供電設備35 kV開關柜、牽引整流機組、直流DC 1 500 V開關柜、負極柜、隔離開關柜、控制屏、交直流屏投入使用、運行正確，控制電源正常、信號正確。

(2)檢查直流斷路器201、202工作位并合閘;211、213、214處于試驗位置的分位、相應隔離開關及越區開關處于分位，短路器212處于工作位并分閘，隔離開關2121處于分位;操作選擇“遠動”位置。

(3)檢查D4柜(212開關)DCP106，負極柜DCP116故障錄波功能正常。

(4)確認保護裝置已依據整定值(預設值)設置完畢。3.1.3.3 六約所出口短路點設置

在1#短路點進行短路點設置:接觸軌與鋼軌短路連接準備完成，短路操作防護設施準備完成，短路操作人員及防護人員穿戴好防護裝備;非短路操作人員撤離短路點30 m以外，現場做好安全防護。

3.1.3.4 丹竹頭所試驗準備

檢查斷路器213、214處于試驗位，隔離開關2131、2141、2113、2124隔離開關處于分位;操作選擇“就地”位置、方式為“電動”。

3.1.3.5 六約所相關短路斷路器合閘，接觸軌送電

操作人員按照調度命令操作六約所2121隔離開關遠動合閘，212斷路器遠動合閘。

現場短路操作員按照調度命令通過絕緣棒將接觸軌與鋼軌短接，造成人為短路。

3.1.3.6 觀察試驗結果

觀察試驗結果:檢查各斷路器裝置動作記錄，以及各柜內一、二次設備狀態是否正常，檢查短路點接觸軌及鋼軌燒損情況。

3.2 雙邊供電模式下，接觸軌對鋼軌(負極)的短路試驗

3.2.1 檢測范圍

接觸軌對鋼軌(正對負)雙邊供電模式下，短路點設置在一側牽引變的出口處，對一個所為近端短路，而對另一個所為遠端短路。同時屏蔽了兩所間的雙邊聯跳功能，使得兩所各自啟動相應的保護功能，實現不同區域的快速跳閘功能。對近端牽引所檢測大電流脫扣保護，對遠端牽引所檢測電流上升率di/dt和△I保護。從而檢驗直流設備電流保護是否滿足系統要求。

3.2.2 試驗接線

試驗接線示意見圖4。

圖4 實驗接線示意

3.2.3 試驗方法及過程

3.2.3.1 測量牽引網直流電阻

(1)將上行接觸軌與走行軌在短路點短接(如圖4所示)，使兩軌構成回路;

(2)將回路電阻測試儀分別接于六約所出口上行接觸軌與走行軌之間;

(3)開始加電壓、電流，讀數并做記錄;

(4)將回路電阻測試儀分別接于丹竹頭所出口上行接觸軌與走行軌之間;

(5)開始加電壓、電流，讀數并做記錄。

3.2.3.2 六約所混合所試驗準備

(1)檢查牽引供電設備35 kV開關柜、牽引整流機組、直流DC 1 500 V開關柜、負極柜、隔離開關柜、控制屏、交直流屏運行正確，控制電源正常、信號正確。

(2)直流斷路器201、202 工作位并合閘;211、213、214 處于試驗位置的分位，相應隔離開關及越區開關處于分位，短路器212處于工作位并分閘，隔離開關2121處于分位;操作選擇“遠動”位置。

(3)檢查D4柜(212開關)DCP106故障錄波功能正常。

(4)確認保護裝置已依據整定值(預設值)設置完畢。

3.2.3.3 丹竹頭所出口短路點設置

接觸軌與鋼軌短路點連接準備完成，短路操作防護設施準備完成，短路操作員及防護人員穿戴好防護裝備;非短路操作人員撤離短路點20 m以外，現場做好安全防護。

3.2.3.4 六約所相關短路斷路器合閘，接觸軌送電

操作人員在控制屏上按照調度命令操作2121隔離開關合閘，212斷路器合閘，接觸軌帶電。

3.2.3.5 丹竹頭所相關短路斷路器合閘，接觸軌送電

操作人員在控制屏上按照調度命令操作2141隔離開關合閘，214斷路器合閘，接觸軌帶電。

現場短路操作員按照調度命令通過絕緣棒將接觸軌與鋼軌短接，造成人為短路。

3.2.3.6 觀察試驗結果

檢查各斷路器裝置動作記錄，以及各柜內一、二次設備狀態是否正常。

4 結論

(1)通過試驗操作，根據數據記錄分析以及設備狀態檢查，深圳地鐵龍崗線直流牽引供電系統短路計算和設備選擇正確，直流開關及保護裝置整定值滿足要求。

(2)直流牽引供電系統在發生短路故障時，短路電流將會引起斷路器電流速斷保護動作，切斷故障點，使地鐵供電系統運行安全、可靠。

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