地鐵牽引供電系統直流短路試驗調試的探討

趙歆洋

摘 要：地鐵牽引供電系統直流短路試驗的原理就是在牽引網可靠接地的前提下，通過直流開關柜向牽引網送電，根據短路試驗前保護定值的設定，對應的饋線開關應保護動作，校驗牽引供電直流開關柜保護的可靠性、準確性、選擇性、靈敏性。通過試驗，主要檢驗牽引供電系統的完整性、安全性、可靠性和承受短路電流的能力，校核牽引供電設備保護的可靠性、選擇性、靈敏性，考驗對牽引供電系統及其他設備的影響。本文對地鐵牽引供電系統直流短路試驗調試進行探討。

關鍵詞：直流牽引;供電系統;短路電流;試驗

1 傳統短路試驗方法的原理和存在的問題

傳統的短路試驗方法，是在數據采集中通過直流開關柜的分流器與隔離變壓器和示波器連接，顯示短路電流的波形圖;通過與直流開關柜模塊接線采集短路試驗數據;在控制回路的控制過程中，通過手動開關或制作臨時控制箱（含時間繼電器和控制單元）進行控制回路的試驗操作。此方法存在的主要問題包括：①控制回路中的手動或者自制控制箱是未經過校核的設備，穩定性較差;②在模擬試驗時，同步性差，時間參數的調整不方便，操作復雜;③短路試驗屬于破壞性試驗，在后備保護中存在不確定因素，安全風險高;④傳統試驗方法，短路試驗次數多，時間長，試驗成本高。

2 改進試驗調試方法的可行性研究

2.1 采用微機繼電保護測試儀試驗調試的可行性和優勢

通過試驗原理分析，采用傳統的試驗方案時，直流開關向短路的牽引網送電后，假設不能靈敏地斷開，會造成牽引網的破壞;同時這種破壞性的短路試驗，其中一路控制直流開關柜，另一路控制因保護不動作的后備保護，人為操作的影響因素較大，不能保證兩個操作的同步性，因此其危險程度極高。通過現有試驗裝置的性能比較，可以選取具有雙控制回路的延時微機繼電保護測試儀器，來解決傳統試驗方法的劣勢。同時，通過微機繼電保護測試儀器，可以在試驗位進行多次模擬輸出試驗，確保設備的穩定，不帶負荷操作，降低設備損壞的概率，而且克服了操作人員的恐懼心里，保證了操作人員的安全。

2.2 采用微機繼電保護測試儀試驗方法的試驗原理短路試驗接線原理如圖1所示。

3 短路條件確認

3.1 技術資料準備

技術資料應具備以下條件：①應具有經審批的短路試驗文件;②設計應提供相關設備的定值通知單;③供貨商提供的有關直流斷路器短路形式試驗報告;④接觸網工程應當按設計要求全部完成;⑤試驗區段各分段絕緣器性能經過測試，并有測試記錄;⑥牽引所已經正常運行144h，接觸網已具備受電條件。

3.2 安全條件確認

安全條件應具備以下幾個方面：①在試驗前應與運營事業部聯系，嚴格執行運營公司的停送電施工的規定;②短路點按要求做好防護，無關人員禁止進入此區域;③在試驗前，檢查鋼軌限位裝置處于正常工作狀態;④檢查保護定值是否符合設計，沿線回流裝置應該全部完成;⑤將線路檢測功能退出，同時退出重合閘;⑥確認牽引回流回路中的設計短路電流不會對屏蔽門設備造成影響，確認站臺絕緣地板已經施工完成并達到設計絕緣要求。

4 短路電流模擬試驗

模擬短路試驗的目的是減少實際操作過程中對既有設備的影響，保證操作人員的安全，同時確定試驗參數的設置。具體步驟如下：①微機繼電保護測試儀與直流開關柜短路回路饋線斷路器分/合閘控制回路連接，設置繼電保護測試儀按動操作按鈕后，間隔多長時間，直流開關柜短路回路饋線斷路器分/合閘控制回路動作，確保人員離開時間，同時確認線路的可靠性連接;②微機繼電保護測試儀與35kVGIS整流變壓器饋線斷路器分閘的控制回路連接，設置繼電保護測試儀按動操作按鈕后，間隔多長時間，35kVGIS整流變壓器饋線斷路器分閘的控制回路動作，確保人員離開時間，同時確認線路的可靠性連接;③在前兩步確認工作狀態良好的狀態下，查看35kVGIS整流變壓器饋線斷路器分閘的控制回路的保護延時時間，確認保護時間;④模擬直流開關柜的控制合閘回路和35kVGIS整流變壓器饋線斷路器分閘的控制回路的時間間隔，不斷調整優化，確保直流開關柜的控制合閘回路先動作，再結合35kVGIS整流變壓器饋線斷路器分閘的控制回路的保護延時時間，確定直流開關柜的控制合閘回路動作后，盡快讓后備保護的35kVGIS整流變壓器饋線斷路器分閘的控制回路動作，保證短路電流的最短沖擊時間，降低短路電流的破壞能力;⑤重復模擬試驗確認的參數，保證短路電流確定參數的準確性。

5 試驗數據分析

5.1 短路試驗數據分析

由波形圖和保護裝置的記錄數據，可以得出如表1所示的短路試驗數據。為進一步分析，從保護裝置上讀取出時間間隔為1ms的電流值，在EXCEL表格中生成圖形。通過有關數據分析表明，在試驗斷路器合閘瞬間，短路電流產生并在極短時間內增大超過9000A，大電流脫扣保護和電流速斷保護在跳閘未完成時先后啟動，延時約10ms時間斷路器跳閘，跳閘時記錄的電流值為9055A，直流保護測控裝置報大電流脫扣動作須判斷無其他保護動作且斷路器為分位，由于電流速斷保護的迅速激活啟動，直流保護測控裝置顯示大電流脫扣保護動作。

5.2 試驗結果分析

從試驗結果來看，直流饋線開關整定值的準確性和可靠性初步通過校驗;直流饋線開關設備分斷短路電流的速度、保護出口與斷路器動作的配合初步通過校驗。此次短路試驗驗證了牽引供電系統的可靠性，保護裝置整定值的準確性和承受短路的能力，短路試驗驗方案科學合理，試驗過程未對任何設備造成損壞，試驗取得了預期的效果。

結束語

本次短路電流試驗在分析傳統電流試驗弊端的前提下，選取具有雙控制回路的延時的微機繼電保護測試儀器，解決了傳統方式試驗劣勢，通過微機繼電保護測試儀器，可以在試驗位進行多次模擬輸出試驗，確保設備的穩定，不帶負荷操作降低設備損壞的概率，同時克服了操作人員的恐懼心理，保證了操作人員的安全。

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