一種特殊牽引所主接線形式的工程應(yīng)用

劉海鵬 桑梓杰

摘 要：城市軌道交通牽引所采用二套整流機(jī)組+一套雙向變流器的組合以及直流母線采用單母線分段的主接線形式為國(guó)內(nèi)首次采用。本文對(duì)彭家莊站牽引所的主接線形式進(jìn)行介紹，對(duì)此種主接線下的區(qū)別于常規(guī)牽引所的框架保護(hù)配置、直流母線配置以及雙邊聯(lián)跳回路進(jìn)行了簡(jiǎn)述，對(duì)主接線的問(wèn)題進(jìn)行了探討，最后對(duì)此種主接線形式進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;供電系統(tǒng);主接線;框架保護(hù)

0 引言

濟(jì)南軌道交通R2線末端站彭家莊站設(shè)有牽引所，與彭家莊牽引所相鄰的牽引所為烈士陵園牽引所，兩座牽引所間距約4.5km。如彭家莊站牽引所退出運(yùn)行，由相鄰的烈士陵園站牽引所單邊供電至線路末端，供電距離太長(zhǎng)，不能滿足牽引供電的要求。所以彭家莊牽引所需采取一種特殊的主接線及保護(hù)配置方案以盡量保證彭家莊站牽引所不退出運(yùn)行。

1 主接線形式

彭家莊站牽引所設(shè)了兩套整流機(jī)組加一套雙向變流器的組合形式，同時(shí)直流正母線也進(jìn)行了單母線分段，如圖1。兩套整流機(jī)組均接于II段35kV母線，雙向變流器接于I段35kV母線;1#整流機(jī)組和雙向變流器接至I段直流母線，2#整流機(jī)組接至II段直流母線，直流正極母聯(lián)開(kāi)關(guān)設(shè)兩臺(tái)斷路器。

整流機(jī)組及雙向變流器的工作模式如下：正常運(yùn)行時(shí)，兩套整流機(jī)組給直流母線供電，兩臺(tái)母聯(lián)斷路器均合閘，雙向變流器采用逆變模式;當(dāng)一套整流機(jī)組退出時(shí)，另外一套整流機(jī)組正常運(yùn)行，雙向變流器采用逆變模式;當(dāng)兩套整流機(jī)組全退出時(shí)，雙向變流器切換為整流模式。

2 框架保護(hù)方案配置

常規(guī)變電所一般設(shè)置3套框架保護(hù)裝置（一套為整流機(jī)組、一套為直流母線、一套為再生能吸收裝置），為了盡量降低彭家莊站牽引所退出的可能性，本所框架保護(hù)方案選用6套。

6套框架泄漏保護(hù)配置方案如圖1中虛線框所示：1#整流器、2#整流器、雙向變流器、正極I段設(shè)備、正極II段設(shè)備、負(fù)極柜。這6組直流設(shè)備均獨(dú)立絕緣安裝。設(shè)置6套框架泄漏保護(hù)的目的是為了降低發(fā)生直流設(shè)備碰殼時(shí)全所退出的可能性。

當(dāng)直流正極碰設(shè)備外殼發(fā)生電流型框架保護(hù)動(dòng)作時(shí)，電流元件內(nèi)電流流向?yàn)椋赫龢O—外殼—電流元件—地—OVPD—鋼軌-回流電纜—負(fù)極;當(dāng)直流負(fù)極碰設(shè)備外殼發(fā)生電流型框架保護(hù)動(dòng)作時(shí)，電流元件內(nèi)電流流向?yàn)椋赫龢O—接觸網(wǎng)—機(jī)車—軌地間泄漏電阻—地—電流元件—外殼—負(fù)極。由此可見(jiàn)在發(fā)生正極碰殼及負(fù)極碰殼時(shí)電流元件的電流流向是相反的。如果定義正極碰殼時(shí)電流元件電流流向?yàn)檎颍敲簇?fù)極碰殼電流元件流過(guò)的電流則為反向。

發(fā)生負(fù)極碰殼框架泄漏時(shí)，即使本所直流進(jìn)線斷路器、直流饋線斷路器、35kV側(cè)斷路器、鄰所直流饋線斷路器都跳閘后，這種故障也不能被隔離。因?yàn)槿€的負(fù)極都是通過(guò)鋼軌連在一起的，泄漏到地中的雜散電流會(huì)在此處流過(guò)。直流設(shè)備內(nèi)的負(fù)極與鋼軌之間沒(méi)有開(kāi)關(guān)，無(wú)法將此雜散電流截?cái)唷?/p>

當(dāng)發(fā)生負(fù)極碰殼時(shí)，此種故障與鋼軌電位限制裝置閉合是一樣的，是可以正常行車的，只是此處的框架電流（雜散電流）較大，而且無(wú)論本所及鄰所斷路器是否跳閘，此電流一直存在，靠開(kāi)關(guān)的分閘無(wú)法解決此問(wèn)題，所以，這種情況下斷路器跳閘并不能解決問(wèn)題，只能派人去現(xiàn)場(chǎng)處理，對(duì)于此種情況下的框架跳閘僅設(shè)置為報(bào)警，不再聯(lián)跳相關(guān)開(kāi)關(guān)。

根據(jù)以上分析，1#整流器、2#整流器、雙向變流器中均包含有正極和負(fù)極母排，直流設(shè)備（正極I段設(shè)備、正極II段設(shè)備）為斷路器柜，往往也設(shè)有負(fù)母排，用于電壓測(cè)量，所以也包含正極和負(fù)極母排，因此均需考慮正極碰殼與負(fù)極碰殼兩種情況;負(fù)極柜中僅有負(fù)母排，僅需考慮負(fù)極碰殼的情況。

所以，這6套框架泄漏保護(hù)中的電流保護(hù)應(yīng)按以下方式設(shè)置：

（1）1#整流器的電流保護(hù)按電流正向跳閘（跳201、321）、電流反向報(bào)警。

（2）2#整流器的電流保護(hù)按電流正向跳閘（跳202、322）、電流反向報(bào)警。

（3）雙向變流器的電流保護(hù)按電流正向跳閘（跳203、311）、電流反向報(bào)警。

（4）正極I段設(shè)備的電流保護(hù)按電流正向跳閘（跳201、203、211、221、200A、200B、311、321、臨所斷路器）、電流反向報(bào)警。

（5）正極II段設(shè)備的電流保護(hù)按電流正向跳閘（跳202、231、241、200A、200B、322、臨所斷路器）、電流反向報(bào)警。

（6）負(fù)極柜的電流保護(hù)按電流正向和電流反向都報(bào)警（負(fù)極柜不會(huì)出現(xiàn)正向電流）。

3 直流母線及雙邊聯(lián)跳回路

由于彭家莊牽引所的重要性，避免發(fā)生框架電流型保護(hù)動(dòng)作時(shí)將整個(gè)直流母線設(shè)備退出的可能性，采用了直流母線單母線分段的形式。在直流母線I段、II段分別設(shè)置母聯(lián)斷路器，此目的是為了當(dāng)直流I段母線發(fā)生框架動(dòng)作時(shí)將所有電源點(diǎn)切除，因此需要聯(lián)跳直流II段對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)（此時(shí)直流I段母線與直流II段母線的關(guān)系等同于常規(guī)牽引所直流母線與臨所直流母線的關(guān)系），因此需要在直流II段設(shè)置母聯(lián)斷路器，同理當(dāng)直流II段母線發(fā)生框架動(dòng)作時(shí)也需要在直流I段設(shè)置母聯(lián)斷路器。

由于彭家莊站為線路末端站，按照正常配置僅需要設(shè)置兩臺(tái)直流饋線柜即可，為了避免框架保護(hù)動(dòng)作后將直流饋線退出的可能性，主接線按照4路直流饋線進(jìn)行配置，并且增加了接觸網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)2113及2124。當(dāng)I段框架保護(hù)動(dòng)作退出I段的直流饋線時(shí)，可以通過(guò)II段直流母線經(jīng)II段的直流饋線柜供電（接觸網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)2113、2124合閘）。

由于直流母線采用的分段，并且框架分別動(dòng)作的形式，因此變電所土建布置時(shí)也將直流柜I段II段分開(kāi)布置，母聯(lián)斷路器柜221及231之間采用電纜連接。

由于常規(guī)牽引所不存在231（241）斷路器與烈士陵園213（214）斷路器同時(shí)給供電臂供電的工況，所以不存在雙邊聯(lián)跳回路，但是由于彭家莊站直流單母線的分段存在以上供電的工況（直流I段設(shè)備退出時(shí)，由直流II段斷路器及臨站相關(guān)斷路器共同給區(qū)間供電），因此需要考慮以上斷路器相互之間的聯(lián)跳回路。具體見(jiàn)圖2。