DC750V地鐵直流牽引供電系統檢測與保護

楊光濤

摘要：地鐵交通的運行與直流牽引供電系統的穩定性與安全性有著直接的關聯，只有保證供電的順暢才能保護地鐵乘客的人身和財產安全。DC750V地鐵直流牽引供電系統檢測與保護措施對地鐵供電系統的正常運行有著關鍵的作用，本文從牽引供電系統能源、地鐵牽引供電系統發電原理、地鐵動力照明供電系統原理以及系統的保護措施等方面進行探究。

關鍵詞：DC750V；地鐵直流；牽引供電系統；檢測；保護措施

一、地鐵直流牽引供電系統運行的原理概要

1.地鐵牽引供電系統的供電能源

地鐵直流牽引供電系統的主要能源就是電能，電能是保障地鐵運行的基本能源。地鐵的運行以及地鐵上的所有功能都是由電力維持運行的，像光照、多媒體設備、音響、網絡、安全系統、電動門以及電梯等等這些都是靠電力的輸出才能正常的作業。并且所有的設備功能都是相關聯的，統一由電力來支持運行，如果一旦出現停電的現象地鐵的所有功能都將停止，這對地鐵交通來說是非常糟糕的，若是提前有停電預告造成的損失還在可控的范圍之內，但若是出現電力驟停的現行就有可能會危及到乘坐地鐵人員的安全，造成的后果和損失是無法預估的。

可見地鐵電力的供應是非常重要的，順暢的電力供應為城市地鐵交通正常的運行提供保障。而地鐵的電力來源是城市電網統一管理和輸送，城市電網管理部門會根據城市用電布局進行合理的分配，地鐵屬于城市交通供電，會有專門的供電系統和設備進行運輸電力，交通電力所需要的電壓和功率非常的大，獨自形成一個供電系統和區域。電力的供應方式也有很多種，包括風力發電、水力發電、火力發電以及核電站發電等，但都是由發電廠進行統一發送電力。

2.地鐵牽引供電系統發電原理

地鐵牽引供電系統發電的基本原理是先由城市供電總局通過發電廠進行發電，在通過城市交通電網傳輸到地鐵的區域變電所將所接收的電力進行轉換和降壓，經過三相輸電線運輸到地鐵變電所將電壓降低到適應地鐵正常運輸的狀態在為地鐵運行提供電力，這是由于電力在到達地鐵供電區域之前會經過升壓器，電壓的數值超過了地鐵運行的電壓值，通過降壓才能保證地鐵的供電正常。DC750V地鐵直流牽引供電系統適應的電壓是750V。

地鐵牽引供電系統中包括變電所、饋電線、電分段、回流線、軌道電路、接觸網等共同形成電路的循環供應。電能通過地鐵區域的變電所經饋電線傳輸至電分段與鐵軌電路和接觸網形成電流循環從而構建成供電網絡，這就是地鐵牽引供電系統發電的基本原理。其中地鐵區域變電所是固定為地鐵交通進行供電的，所有發電廠發出的電能都會經過變電所進行電壓轉換。DC750V是我國標準的交通供電電壓之一，采用的接觸網有兩種類型一種是架空式接觸網和第三軌式接觸網（接觸軌），接觸網是直接向地鐵列車傳輸電力的導電網絡，連接著變電所和列車供電設備，同時地鐵行駛的速度非常的快，需要接觸網有超強的耐磨性和導電性。

而電分段就是將接觸網分成均等的幾部分，這是為了方便管理和維護工作的開展。軌道電路也包含在接觸網當中，地鐵列車通過在行駛時與軌道接觸產生牽引電流，從而為列車提供電力，保證列車正常的運行。除了地鐵區域的變電所之外，其它的供電系統組成都屬于牽引供電網。牽引網與變電所共同組成牽引供電系統，為地鐵穩定、安全可靠的交通運行保駕護航。

3.地鐵動力照明供電系統原理

地鐵動力照明供電系統的基本原理是當電能傳輸到地鐵交通區域后通過區域變電所然后再進入區域的降壓變電所進行電壓處理，然后進入區間的配電所進行電力分配，最后到達車站配電站進行電力供應。其中區域變電所是負責接收電能將電能電壓降低至地鐵運行的標準電壓，DC750V地鐵的標準電壓是750V。同時區域變電所將轉換的電能轉移到降壓變電所，降壓變電所是將將三相電源進線電壓降壓變為三相380V交流電，降壓變電所的主要用電設備是風機、水泵、照明、通信、信號、防災報警設備等。

降壓變電所將電壓處理好之后分別轉入相應的區間配電所，由區間配電所進行統一的電力分配和供應，區間配電所會根據不同用電設備所需的電量和電壓標準進行分別供電，一般情況下供電設備的電壓標準有380V和220V兩種，同時區間配電所不僅僅是針對地鐵內部進行供電，還有對地鐵區域兩側的用電設備進行供電。在區間配電所與所有的動力照明設備之間是有電線進行連接的，供電穩定性效果良好。

4.地鐵供電系統建設意見

地鐵的供電系統可以根據不同區域特點進行不同的系統建設，以DC750V地鐵直流牽引供電系統建設為例。在發電廠將電力傳輸到地鐵區域變電所時可以轉換成分段供電的形式，就是將電能接收的變電所作為主變電所統一接收電能，并將電能全部轉換為750V的標準電壓，然后將電能轉入各區域的牽引變電所和降壓變電所，再由牽引變電所和降壓變電所按照供電需求標準對供電進行規劃，配送給所有的動力用電和照明用電設備，同時牽引變電所和降壓變電所要將地鐵用電的總量傳輸給主變電所，以便主變電所進行電能接收控制。

二、地鐵直流牽引供電系統檢測與保護措施

1.電流上升率及電流增量檢測保護

電流上升率和電流增量保護是地鐵直流牽引保護系統的主要保護措施，對地鐵供電的安全性和穩定性有較強的保護和控制作用。這項保護措施經過長期的探究和改善已經成為牽引供電系統保護措施中效果最佳的。該項保護措施是利用現代的先進的電子信息技術進行系統保護的，電子信息設備會時刻檢測牽引供電系統的電流量和電功率的變動情況，如果變動的幅度出現異常超過供電的安全值就會自動開啟保護裝置，保護裝置所采用的保護措施有兩種：一種是瞬時保護，一種是延時保護。會根據電流上升或增量的情況來決定采取哪種保護方式。

2.大電流脫扣檢測保護

這種保護措施是地鐵直流牽引供電系統的保護措施中的后備保護措施，這種保護措施適用于供電系統出現較強的短路電流的情況，當牽引供電系統出現這一現象時就會啟動保護措施立刻將短路電流切斷，大電流脫口保護措施是一個自動開關型的裝置，在檢測到短路時就會自動啟動開關。

3.定時限過電流檢測保護

定時限過流保護也是一種基于電流幅值的保護。和電流上升率及電流增量保護、大電流脫扣保護相比，大電流脫扣保護應躲過機車正常啟動時的最大電流，而定時限過流保護電流整定值較低，但時限較長，其啟動時不需躲過機車啟動最大電流，而是靠延時來區分故障電流和機車啟動電流。其動作時限一般為十幾秒到幾十秒之間。其缺點是不能快速切斷故障電流，因而作為一種后備保護。在保護控制單元預先整定電流 Imax 值和時間 T 值。當通過直流饋線斷路器的電流值在預先設定的時間 T 內超過Imax 值時，過流保護裝置動作使直流饋線斷路器跳閘來清除故障。

結語：

DC750V地鐵直流牽引供電系統的監測與保護有效的提高了地鐵交通運輸的安全性和可靠性，通過現代發達的數字信息技術時刻的監測運輸時供電系統的狀態，發現異常會及時采取保護措施，并使供電系統恢復正常的狀態。比較常用的地鐵直流牽引供電系統的保護措施有電流上升率及電流增量保護措施、大電流脫扣保護措施以及定時限過電流保護措施等。

參考文獻：

[1]吳書鋒，胡平.地鐵直流牽引供電系統饋線保護方法分析[J].電力機車與城軌車輛，2014（4）：67-69.

[2]孫惠娟，彭春華，羅才花.地鐵牽引供電接觸網系統電磁場空間分布研究[J].華東電力，2014，42（4）：703-708.

[3]盛蓉蓉.可用于DC750V及DC1500V系統的牽引變電所設計[J].城市軌道交通研究，2015，18（7）：40-43.