地鐵牽引變電所直流保護裝置設置及可靠性分析

康啟社

摘 要：地鐵這一交通方式的在城市交通中的比重逐漸增加，受到了越來越多上班族的青睞。地鐵的有序運行能夠緩解城市的交通壓力，其運行離不開相關技術的保障。地鐵牽引變電所直流保護裝置是地鐵電力系統的運行的重要保證，與地鐵運行安全問題息息相關。當地鐵牽引供電系統出現故障時，地鐵牽引變電所的直流保護裝置就會立即斷電，從而降低影響范圍，減輕檢修工作的壓力。因此地鐵牽引變電所直流保護裝置不僅是保護地鐵運行的安全保障，也是乘客安全的首要防護措施。

關鍵詞：地鐵牽引變電所;保護裝置;直流保護裝置

0 引言

我國現已將地鐵建設列為城市公共交通的重要發展方向，設備資產化是發展的首要原則。現階段所使用的地鐵直流保護裝置多為進口，其中以德國、瑞士以及德國為主。通過對國外設備進行研究，可以得知，直流保護設備的工作原理復雜程度不高，其所具備的功能理論也能夠實現。期望中國制造的地鐵直流保護設備能夠占據國際市場。

1 地鐵牽引變電所功能簡介

地鐵牽引變電所主要用于降低主變產生的高壓交流電流經過機組時的電壓值，再經過直流開關柜將電能輸入給接觸網，現階段地鐵牽引變電所主要包括以下兩個部分，其一是牽引整流機組，其二是直流饋線保護裝置。地鐵牽引變電所采用兩路交流高壓環網進行地鐵供電，這樣做的好處是當一路供電設備發生故障時，另一路供電線路在保護裝置的保護和控制下進行使用，進而保障直流裝置的供電不受影響，是地鐵有序運行的根本保障。因此現階段大多數地鐵牽引變電所均采用雙邊供電的形式給接觸網供電，進一步提高接觸網供電的穩定性，為地鐵的正常運行提供技術保障[1]。當故障發生時，為了使保護裝置能夠在最短的時間內將電源切斷，以保護供電系統，就需設置直流保護裝置，最大程度上縮小對其他系統設備的影響，保證地鐵的有序運行不受嚴重影響。直流保護裝置能夠在接觸網以及牽引變電所發生故障時，立即切斷故障電源，在直流電發生短路時實現一定的遮掩效果，并盡快恢復設備的供電，減輕在設備故障下，對地鐵正常運行造成的各方面影響，進一步保障地鐵的安全運行。地鐵牽引變電所通過上述方式對供電故障進行處理，不僅能夠有效保護地鐵系統內部的電氣設備，還能夠在不影響地鐵運行的情況下，實時的對電路系統進行檢修，使地鐵為群眾的出行提供更多便利，與此同時避免因供電設備故障對地鐵正常運行的影響，給群眾的出行和生活造成影響。除此之外，地鐵牽引變電所安裝直流保護裝置不僅能夠對電路進行保護，還能在一定程度上保護地鐵設備，以防造成設備出現遲鈍、失靈的嚴重影響運行的問題，甚至影響地鐵的使用壽命。上述因素不僅影響地鐵的正常運行，還會使其內部的設備造成一定的損壞，使乘客的生命安全受到嚴重危害。因此地鐵牽引變電所保證地鐵正常運行意義重大[2]。

2 提高地鐵牽引變電所直流保護裝置設置可靠性的措施

2.1 做好牽引變電所直流保護方式

2.1.1 采用大電流脫扣保護方式

大電流脫扣保護是牽引變電所的重要保護措施，也是現階段應用程度最為廣泛的一種措施。脫扣保護的原理是當電流達到能夠使電路短路的閥值后，脫扣器就會立即發生短路故障的部門進行切除，然后使斷路器處于跳閘的狀態，這樣即便部分電路出現問題，還能夠對整體設備起到保護作用，是牽引變電所直流保護的重要環節[3]。

2.1.2 定時限流保護

定時限流保護也是牽引變電所直流保護的關鍵所在，能夠在不影響地鐵正常運行的基礎上，實現對電路以及設備的保護，在牽引變電所中具有極高的地位，做好該部分工作能夠在很大程度上保護遠端電路發生斷路情況的線路，其工作原理和流程與大電流脫扣保護異曲同工，當線路中的電流達到一定數值后，就會自動啟動自動跳閘狀態，若發生此類情況。地鐵就會立即停止運行，避免造成更大程度的損害。主要特點是其動作延時較長，不會影響地鐵的正常運行。針對電流故障，定時限流保護會進行延時保護，將設備故障造成的影響降低到最低，還能夠保證乘客安全，是一種一舉多得的直流保護模式[4]。

2.1.3 采用低電壓保護方式

低電壓保護是另一種普遍的牽引變電所直流保護措施，該保護方式并非在地鐵運行時進行保護，而是作用于列車的啟動環節，低電壓保護方式需配合其他保護方式共同使用。它的延時以及整定值需與列車正常運行狀態下的運行情況相互配合。

2.1.4 電流過流保護

該保護能夠精確反映出機車故障、絕緣故障、雷擊故障以及接觸網接地等類型的故障，保護范圍包含從接觸網到饋線斷路器的出線側，以及該條供電接觸網的全部電路，通常情況下保護延時為0.4秒。

2.1.5 雙邊聯跳保護

該保護模式能夠切除故障電流較小的遠端短路電流，跳閘命令是由感知到近端短路故障電流附屬的相鄰站發出的，只要某一段接觸網中，供電所內部的兩個牽引站有一個檢測到短路電流正確跳閘，另一個也會隨之跳閘，因而安全性較高。

2.1.6 電流速斷保護

該保護是饋線的主要保護措施，其保護延時一般為0.1秒，保護范圍與過流保護相同，能夠反映的故障范圍較小。通過電路的充分保護，能夠有效避免短路事故的發生，為地鐵安全運行提供技術保障。

2.2 自動重合閘功能

在地鐵牽引變電所的直流保護裝置中，有一個非常重要的部件叫做直流饋線開關配合微機測控保護裝置，此部件功能十分強大，能夠通過對線路以及回路的測試，對故障情況進行判定，并進行自動重合閘。其工作流程如下，工作人員在對斷路器進行合閘操作時，可以重復多次對所有線路進行測試，若斷路器仍處于合閘狀態，則說明地鐵內部所有線路均處于正常狀態，反之則表明線路可能存在連續性的問題。若牽引變電所中的接觸網出現故障，斷路器就會出現分閘的現象，這時需進行開啟線路進行測試，以定位故障的性質[5]。在線路檢修的過程中，如果斷路器重新好合閘，就說明這一問題是暫時性故障，能夠得到有效解決。如果斷路器始終沒有自動重合閘，就表明出現了永久性問題，需聯系相關專業人員進行檢修。

3 結論

綜上所述，現階段城市交通壓力日益突出。地鐵的出現能夠在一定程度上緩解地面交通壓力，除此之外地鐵的運行充分符合環保理念，順應社會低碳發展理念的需求。未來一段時間內，地鐵的普及程度必然會提高，因此保證其運行安全的重要性不言而喻。地鐵牽引變電所直流保護裝置是一種維持地鐵正常運行的重要裝置，其能夠在不影響地鐵正常運行的前提下，提高地鐵的安全性。一旦發生運行電氣故障，直流保護裝置就會立即啟動內部的保護裝置，降低對其他設備的影響，同時保障乘客的人身安全。

參考文獻：

[1]張俊豪.地鐵牽引變電所直流保護裝置設置及可靠性分析[J].輕松學電腦，2019（26）：1-2.

[2]劉建華.地鐵牽引變電所直流框架電壓保護頻繁報警分析與對策[J].鐵路技術創新，2019（6）：101-104.

[3]王貴寧，李文勇.一起地鐵直流系統保護跳閘事故分析與處理[J].中國科技縱橫，2019（16）：148-149.

[4]王瑩.探析地鐵牽引變電所變電設備可靠性[J].建材與裝飾，2020（2）：269-270.

[5]劉煒，張揚鑫，張戩，等.考慮牽引所多運行狀態的城軌交直流供電計算[J].西南交通大學學報，2020，55（6）：35-42.