淺析城市軌道交通接觸網(wǎng)失電故障判斷方法

摘?要：城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)發(fā)生故障，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致正線接觸網(wǎng)失電，對(duì)軌道交通日常運(yùn)營(yíng)秩序造成極大影響。本文首先分析故障判斷的兩種方法，并通過不同故障情況對(duì)比兩種判斷方法的優(yōu)劣性，確定對(duì)接觸網(wǎng)最優(yōu)試送電方法。同時(shí)深入分析牽引變電所直流饋線斷路器繼電保護(hù)動(dòng)作原理及保護(hù)范圍，輔助調(diào)度員迅速鎖定牽引供電系統(tǒng)故障點(diǎn)，提高電力調(diào)度員故障處置效率。

關(guān)鍵詞：軌道交通;供電故障;處置效率

一、 引言

城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)給正線列車運(yùn)行提供動(dòng)力用電，若系統(tǒng)設(shè)備故障則會(huì)導(dǎo)致接觸網(wǎng)失電，勢(shì)必給軌道交通運(yùn)營(yíng)造成極大影響。此時(shí)電力調(diào)度員必須盡快找出故障點(diǎn)，及時(shí)、正確調(diào)整牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行方式，盡快恢復(fù)供電。其中掌握直流饋線斷路器繼電保護(hù)動(dòng)作原理及保護(hù)范圍，并輔助接觸網(wǎng)分區(qū)試送電等方法，常作為電力調(diào)度員判斷故障點(diǎn)的重要依據(jù)。

二、 接觸網(wǎng)試送電方法

舉例：蘇州火車站牽混所211斷路器保護(hù)動(dòng)作跳閘，聯(lián)跳陸慕牽混所213斷路器，自動(dòng)重合閘失敗，接觸網(wǎng)A5分區(qū)失電。（注：蘇州火車站牽混所為有人值守所，饋線斷路器設(shè)置雙邊聯(lián)跳保護(hù)。故障發(fā)生后，電調(diào)會(huì)及時(shí)通知值守人員將饋線斷路器聯(lián)跳保護(hù)切除。）

（一）分段排除法

該方法通過對(duì)饋線斷路器（一般選擇被聯(lián)跳一側(cè)的斷路器）進(jìn)行多次試送電，逐段排查故障點(diǎn)。具體操作流程如下：

（1）斷開蘇州火車站2111上網(wǎng)隔開，試合陸慕站213斷路器。

（2）若送電成功，則判斷為蘇州火車站211斷路器或211斷路器至2111上網(wǎng)隔開間電纜故障。

（3）若送電失敗，斷開陸慕站2131上網(wǎng)隔開，再次試合陸慕站213斷路器。

（4）若送電成功，則判斷為接觸網(wǎng)A5供電分區(qū)有故障。

（5）若送電失敗，則判斷為陸慕站213斷路器或213斷路器至2131上網(wǎng)隔開間電纜故障。

（二）分類排除法

該方法將接觸網(wǎng)供電回路分為饋線（斷路器、上網(wǎng)隔開及連接電纜）和接觸網(wǎng)兩部分，先判斷饋線部分是否存在故障，然后試合正常的饋線斷路器，對(duì)接觸網(wǎng)試送電，再判斷接觸網(wǎng)是否存在故障。具體操作流程如下：

（1）斷開陸慕2131上網(wǎng)隔開及蘇州火車站2111上網(wǎng)隔開后，分別對(duì)陸慕213斷路器及蘇州火車站211斷路器進(jìn)行合閘，檢測(cè)斷路器是否存在故障。

（2）若兩臺(tái)斷路器均無故障，或其中一臺(tái)斷路器無故障，則合上正常斷路器（一般為聯(lián)跳斷路器，本案例中為陸慕213斷路器）對(duì)應(yīng)的上網(wǎng)隔開，再次試合正常斷路器，對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行試送電。

（3）若送電成功，則可以確認(rèn)接觸網(wǎng)無故障，故障原因可能是電客車。

三、 兩種判斷方法優(yōu)劣性對(duì)比

為便于比較，我們只考慮設(shè)備本身動(dòng)作次數(shù)及完成所需時(shí)間，不考慮調(diào)度員處置時(shí)其他時(shí)間。并設(shè)定斷路器或隔離開關(guān)從電調(diào)遠(yuǎn)方發(fā)出分/合閘命令，到完成設(shè)備分/合閘動(dòng)作，所需時(shí)間均為15秒。

綜合分析得出：分類排除法比分段排除法所用時(shí)間長(zhǎng)，主要是因?yàn)榉诸惻懦ㄔ谂袛喙收宵c(diǎn)時(shí)，在不對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行試送電的情況下，斷路器與隔離開關(guān)分合次數(shù)較多。而分段排除法可以將故障判斷與對(duì)接觸網(wǎng)試送電結(jié)合起來，節(jié)省處置時(shí)間，有利于提高故障處置效率。但是根據(jù)運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)，正線接觸網(wǎng)因異物搭掛等原因?qū)е碌亩搪饭收习l(fā)生概率最高，如采用分段排除法，對(duì)故障接觸網(wǎng)試送電兩次，勢(shì)必會(huì)造成饋線斷路器和接觸網(wǎng)故障點(diǎn)嚴(yán)重?zé)齻?/p>

四、 接觸網(wǎng)繼電保護(hù)類型

（一）大電流脫扣保護(hù)

大電流脫扣保護(hù)屬于直流快速斷路器自帶保護(hù)，無電流方向要求，無需輔助電源，可精確調(diào)整定值，脫扣迅速。大電流脫扣保護(hù)的這些特性，使其在發(fā)生接觸網(wǎng)近端短路故障和斷路器本體故障時(shí)能快速跳閘，迅速切斷故障。因此大電流脫扣保護(hù)常用于判斷接觸網(wǎng)近端短路故障和斷路器本體故障。

（二）ΔI和di/dt保護(hù)

ΔI和di/dt保護(hù)既能切除接觸網(wǎng)近端短路故障，也能切除故障電流較小的接觸網(wǎng)遠(yuǎn)端短路故障。該保護(hù)克服了單獨(dú)di/dt保護(hù)受干擾而誤動(dòng)，以及ΔI保護(hù)存在拒動(dòng)現(xiàn)象的缺點(diǎn)，通過判斷故障電流的di/dt和ΔI及時(shí)間t之間的相互關(guān)系，來切斷短路大電流，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。該保護(hù)動(dòng)作特性分為兩部分，瞬時(shí)跳閘和延時(shí)跳閘，又稱作近端保護(hù)和遠(yuǎn)端保護(hù)。

1. INS近端識(shí)別動(dòng)作原理

當(dāng)近端發(fā)生短路時(shí)，電流的瞬時(shí)增量及上升率一般較大，遠(yuǎn)大于其他正常情況（如列車啟動(dòng)時(shí)）的電流增量及上升率。當(dāng)電流上升率di/dt達(dá)到di/dt_ins時(shí)開始啟動(dòng)檢測(cè)。當(dāng)電流上升率di/dt再次衰減到di/dt_ins時(shí)，如電流增量dI>dI_ins，保護(hù)啟動(dòng)。

2. DEL遠(yuǎn)端識(shí)別動(dòng)作原理

DEL遠(yuǎn)端識(shí)別動(dòng)作原理較復(fù)雜，主要是因?yàn)檫h(yuǎn)端發(fā)生短路時(shí)，電流增量及上升率相對(duì)不大，為了保證選擇性，必須躲過列車啟動(dòng)時(shí)的電流增量及上升率。

（三）定時(shí)限過電流保護(hù)和熱過負(fù)荷保護(hù)

定時(shí)限過電流保護(hù)可以認(rèn)為是斷路器本體大電流脫扣保護(hù)的后備保護(hù)，分為瞬時(shí)過流保護(hù)和延時(shí)過電流保護(hù)。熱過負(fù)荷保護(hù)主要反映牽引供電回路中時(shí)間較長(zhǎng)但超限不高的過電流，這類故障會(huì)導(dǎo)致電纜和接觸線長(zhǎng)期過熱損壞，一般整定時(shí)間可達(dá)到幾分鐘到一小時(shí)不等。

綜上分析得出：

大電流脫扣保護(hù)是斷路器本體自帶的一種主保護(hù)，用以快速切除金屬性近端及斷路器本體短路故障。

ΔI和di/dt保護(hù)廣泛用于接觸網(wǎng)中遠(yuǎn)端金屬性短路主保護(hù)，它能正確區(qū)分列車正常運(yùn)行啟動(dòng)電流和中遠(yuǎn)端短路電流，主要用于切除大電流脫扣保護(hù)不能切除的故障，電流較小的近、中、遠(yuǎn)端短路故障。

五、 結(jié)語

牽引供電系統(tǒng)發(fā)生短路故障，若電環(huán)調(diào)先根據(jù)斷路器繼電保護(hù)動(dòng)作情況，判斷發(fā)生故障的大致位置，然后再通過對(duì)接觸網(wǎng)試送電，便能準(zhǔn)確、高效鎖定牽引供電系統(tǒng)短路故障點(diǎn)，提高城市軌道交通電力調(diào)度員故障處置效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]李建民.城市軌道交通供電導(dǎo)論[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

作者簡(jiǎn)介：劉小菲，蘇州市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)一分公司。