DC750V地鐵直流牽引供電系統(tǒng)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(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性有著直接的關聯(lián)，只有保證供電的順暢才能保護地鐵乘客的人身和財產(chǎn)安全。DC750V地鐵直流牽引供電系統(tǒng)檢測與保護措施對地鐵供電系統(tǒng)的正常運行有著關鍵的作用，本文從牽引供電系統(tǒng)能源、地鐵牽引供電系統(tǒng)發(fā)電原理、地鐵動力照明供電系統(tǒng)原理以及系統(tǒng)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(tǒng)；檢測；保護措施

一、地鐵直流牽引供電系統(tǒng)運行的原理概要

1.地鐵牽引供電系統(tǒng)的供電能源

地鐵直流牽引供電系統(tǒng)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(wǎng)絡、安全系統(tǒng)、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(yè)。并且所有的設備功能都是相關聯(lián)的，統(tǒng)一由電力來支持運行，如果一旦出現(xiàn)停電的現(xiàn)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(xiàn)電力驟停的現(xiàn)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(wǎng)統(tǒng)一管理和輸送，城市電網(wǎng)管理部門會根據(jù)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(tǒng)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(tǒng)和區(qū)域。電力的供應方式也有很多種，包括風力發(fā)電、水力發(fā)電、火力發(fā)電以及核電站發(fā)電等，但都是由發(fā)電廠進行統(tǒng)一發(fā)送電力。

2.地鐵牽引供電系統(tǒng)發(fā)電原理

地鐵牽引供電系統(tǒng)發(fā)電的基本原理是先由城市供電總局通過發(fā)電廠進行發(fā)電，在通過城市交通電網(wǎng)傳輸?shù)降罔F的區(qū)域變電所將所接收的電力進行轉換和降壓，經(jīng)過三相輸電線運輸?shù)降罔F變電所將電壓降低到適應地鐵正常運輸?shù)臓顟B(tài)在為地鐵運行提供電力，這是由于電力在到達地鐵供電區(qū)域之前會經(jīng)過升壓器，電壓的數(shù)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(tǒng)適應的電壓是750V。

地鐵牽引供電系統(tǒng)中包括變電所、饋電線、電分段、回流線、軌道電路、接觸網(wǎng)等共同形成電路的循環(huán)供應。電能通過地鐵區(qū)域的變電所經(jīng)饋電線傳輸至電分段與鐵軌電路和接觸網(wǎng)形成電流循環(huán)從而構建成供電網(wǎng)絡，這就是地鐵牽引供電系統(tǒng)發(fā)電的基本原理。其中地鐵區(qū)域變電所是固定為地鐵交通進行供電的，所有發(fā)電廠發(fā)出的電能都會經(jīng)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(wǎng)有兩種類型一種是架空式接觸網(wǎng)和第三軌式接觸網(wǎng)（接觸軌），接觸網(wǎng)是直接向地鐵列車傳輸電力的導電網(wǎng)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(wǎng)有超強的耐磨性和導電性。

而電分段就是將接觸網(wǎng)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(wǎng)當中，地鐵列車通過在行駛時與軌道接觸產(chǎn)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(qū)域的變電所之外，其它的供電系統(tǒng)組成都屬于牽引供電網(wǎng)。牽引網(wǎng)與變電所共同組成牽引供電系統(tǒng)，為地鐵穩(wěn)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(tǒng)原理

地鐵動力照明供電系統(tǒng)的基本原理是當電能傳輸?shù)降罔F交通區(qū)域后通過區(qū)域變電所然后再進入?yún)^(qū)域的降壓變電所進行電壓處理，然后進入?yún)^(qū)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(qū)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(qū)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?yōu)槿?80V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(qū)間配電所，由區(qū)間配電所進行統(tǒng)一的電力分配和供應，區(qū)間配電所會根據(jù)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(qū)間配電所不僅僅是針對地鐵內部進行供電，還有對地鐵區(qū)域兩側的用電設備進行供電。在區(qū)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(wěn)定性效果良好。

4.地鐵供電系統(tǒng)建設意見

地鐵的供電系統(tǒng)可以根據(jù)不同區(qū)域特點進行不同的系統(tǒng)建設，以DC750V地鐵直流牽引供電系統(tǒng)建設為例。在發(fā)電廠將電力傳輸?shù)降罔F區(qū)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(tǒng)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(qū)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(guī)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(tǒng)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(tǒng)的主要保護措施，對地鐵供電的安全性和穩(wěn)定性有較強的保護和控制作用。這項保護措施經(jīng)過長期的探究和改善已經(jīng)成為牽引供電系統(tǒng)保護措施中效果最佳的。該項保護措施是利用現(xiàn)代的先進的電子信息技術進行系統(tǒng)保護的，電子信息設備會時刻檢測牽引供電系統(tǒng)的電流量和電功率的變動情況，如果變動的幅度出現(xiàn)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(jù)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(tǒng)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(tǒng)出現(xiàn)較強的短路電流的情況，當牽引供電系統(tǒng)出現(xiàn)這一現(xiàn)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(qū)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(tǒng)的監(jiān)測與保護有效的提高了地鐵交通運輸?shù)陌踩院涂煽啃裕ㄟ^現(xiàn)代發(fā)達的數(shù)字信息技術時刻的監(jiān)測運輸時供電系統(tǒng)的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常會及時采取保護措施，并使供電系統(tǒng)恢復正常的狀態(tài)。比較常用的地鐵直流牽引供電系統(tǒng)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。

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