淺談城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)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(shí)也為軌道交通車站提供動(dòng)力照明用電。為防止由供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障所造成的交通運(yùn)輸中斷所帶來(lái)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(hù)裝置。本文以貴陽(yáng)軌道交通一號(hào)線為例，分析介紹貴陽(yáng)軌道交通一號(hào)線供電系統(tǒng)的交流保護(hù)和直流保護(hù)的配置。

關(guān)鍵詞：軌道交通；直流保護(hù)；交流保護(hù)

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(yùn)量大、乘客體驗(yàn)舒適性較高等優(yōu)點(diǎn)，不僅在緩解交通擁堵這個(gè)城市“頑疾”起到非常關(guān)鍵的作用，更是在節(jié)能減排降低環(huán)境污染保護(hù)環(huán)境等方面有突出作用。因此近年來(lái)，全球越來(lái)越多的城市都將建設(shè)城市軌道交通作為提升城市運(yùn)輸能力，緩解交通擁堵的有效措施。我國(guó)的軌道交通事業(yè)近年來(lái)也得到飛速發(fā)展，以貴陽(yáng)市為例，首條線路即貴陽(yáng)城市軌道交通一號(hào)線已于2018年正式開通運(yùn)營(yíng)，目前二號(hào)線路也正在建設(shè)當(dāng)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(gòu)成，具體主要由進(jìn)線電源、變電所、牽引系統(tǒng)、整流系統(tǒng)、動(dòng)力照明系統(tǒng)等構(gòu)成。以貴陽(yáng)軌道交通地鐵一號(hào)線為例，它采用高、中壓（110kV/35kV）兩級(jí)電壓集中供電的方式，即設(shè)置專用主變電所從電力系統(tǒng)外接入110kV電源，經(jīng)降壓變電所降至35kV后向貴陽(yáng)軌道交通一號(hào)線沿線的牽引變電所來(lái)進(jìn)行供電。

我國(guó)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(jí)，即DC750V和DC1500V的供電方式。貴陽(yáng)軌道交通一號(hào)線的供電系統(tǒng)從“安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用”的角度出發(fā)，結(jié)合自身的實(shí)際情況，選擇采用DC1500V架空接觸網(wǎng)的供電方式。

城市軌道交通的供電系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障或中斷就可能會(huì)造成重大事故甚至?xí)＜俺丝偷纳?cái)產(chǎn)安全，因此城市軌道交通能正常運(yùn)營(yíng)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(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的不正常運(yùn)行狀態(tài)或故障狀態(tài)就必須對(duì)城市軌道交通供電系統(tǒng)配置完備的繼電保護(hù)裝置。對(duì)于整個(gè)城市軌道交通的牽引供電系統(tǒng)而言，繼電保護(hù)配置在必須滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性四個(gè)繼電保護(hù)基本原則的前提下還應(yīng)力求經(jīng)濟(jì)合理。

1 交流保護(hù)

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(wǎng)，還包含了電力變壓器和動(dòng)力照明供電系統(tǒng)。如貴陽(yáng)城市軌道交通一號(hào)線采用高、中壓兩級(jí)電壓集中供電的方式，即采用外接110kV電源通過(guò)主變電所降壓至35kV再向一號(hào)線沿線的牽引變電所供電。對(duì)于交流系統(tǒng)而言一般須配置以下保護(hù)：過(guò)電流保護(hù)、限時(shí)速斷電流保護(hù)、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)、零序電流保護(hù)，中壓35kV母線需配置的過(guò)電壓、欠電壓保護(hù)等。如主變壓器作為供電系統(tǒng)中重要的電力設(shè)備就需配置主變差動(dòng)保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、零序保護(hù)以及變壓器的非電量保護(hù)（輕瓦斯保護(hù)、重瓦斯保護(hù)、溫度保護(hù)、油位異常保護(hù)等）。其余線路需配置相應(yīng)保護(hù)滿足電力系統(tǒng)對(duì)保護(hù)的要求，由于和常規(guī)交流配置類似不再贅述。

2 直流保護(hù)

城市軌道交通供電系統(tǒng)的直流部分主要由整流機(jī)組、接觸網(wǎng)裝置、電纜、直流開關(guān)柜等構(gòu)成。直流系統(tǒng)的繼電保護(hù)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(duì)任何繼電保護(hù)而言，都必須具備“可靠、靈敏、速動(dòng)、選擇”四個(gè)基本原則，對(duì)于直流部分而言速動(dòng)性和可靠性同樣重要，這是由于要求直流繼電保護(hù)裝置一旦檢測(cè)到故障，保護(hù)就必須馬上動(dòng)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(yán)重就是短路故障，因此在配置繼電保護(hù)裝置時(shí)必須考慮保護(hù)間的相互配合，快速可靠的切除故障。

貴陽(yáng)軌道交通一號(hào)線供電系統(tǒng)的直流保護(hù)主要有：

（1）整流機(jī)組保護(hù)。主要包括牽引變壓器本體保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、零序電流保護(hù)等。

（2）整流器內(nèi)部保護(hù)。包括整流器溫度保護(hù)、整流器過(guò)電壓保護(hù)、整流器缺相保護(hù)等，以整流變壓器為例，它的二次側(cè)具有電壓低但是電流較大的特點(diǎn)，通常不設(shè)置縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，一旦整流機(jī)組內(nèi)部發(fā)生短路時(shí)，會(huì)造成整個(gè)直流系統(tǒng)正、負(fù)母排之間的短路，這個(gè)巨大的電流也會(huì)造成母線、設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞，因此一般情況下在配置電流速斷保護(hù)的前提下必須與直流框架泄漏保護(hù)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(shè)置整有流二極管保護(hù)、整流器交/直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)、整流器溫度保護(hù)、整流器缺相保護(hù)來(lái)保證整流器的正常工作。

3 直流饋線部分

（1）DC1500V進(jìn)線包括大電流脫扣保護(hù)（斷路器本體保護(hù)）、過(guò)電流保護(hù)、逆流保護(hù)。

（2）DC1500V饋線包括大電流脫扣保護(hù)（直流斷路器本體保護(hù)）、DDL保護(hù)（電流上升率di/dt保護(hù)、電流增量I保護(hù)）、過(guò)流保護(hù)、聯(lián)跳保護(hù)、欠壓保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)。如，大電流跳閘保護(hù)應(yīng)避開列車正常啟動(dòng)的最大電流并與相鄰供電區(qū)間的短路保護(hù)配合，可防止越區(qū)跳閘。DDL保護(hù)主要反應(yīng)電流變化趨勢(shì)，能有效切除近端和遠(yuǎn)端的故障電流，同時(shí)還能區(qū)分非故障電流的干擾，因此已慢慢成為直流保護(hù)中的電流主保護(hù)。同時(shí)牽引變電所全所還設(shè)置了1套框架泄漏保護(hù)，該保護(hù)裝置安裝在負(fù)極柜中，它通過(guò)電流檢測(cè)單元來(lái)檢測(cè)電流并與電流速斷保護(hù)配合，迅速跳開站內(nèi)所有直流開關(guān)、交流側(cè)開關(guān)并需人工復(fù)位才能重新合上。

4 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)貴陽(yáng)軌道交通一號(hào)線供電系統(tǒng)的交流和直流保護(hù)配置的簡(jiǎn)要分析，學(xué)習(xí)掌握繼電保護(hù)配置方案及保護(hù)原理，對(duì)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(dǎo)意義，一旦發(fā)生故障能及時(shí)采取針對(duì)性的檢修措施來(lái)快速排除故障，來(lái)保證城市軌道交通系統(tǒng)的運(yùn)行正常穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

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