直流牽引供電系統(tǒng)短路故障淺談

1、直流牽引供電系統(tǒng)短路故障淺談?wù)罕疚慕Y(jié)合地鐵供電故障實(shí)例，深入剖析了 直流牽引系統(tǒng)保護(hù)情況及短路故障原因，并結(jié)合重合閘原 理，總結(jié)出了直流系統(tǒng)短路故障的判斷方法及處理措施，使 地鐵維保人員在故障發(fā)生后能夠快速、準(zhǔn)確地查找到故障 點(diǎn)，及時(shí)進(jìn)行處理，減少故障對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)的影響，對(duì)地鐵供 電系統(tǒng)的應(yīng)急搶修具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：直流 短路保護(hù)重合閘中圖分類(lèi)號(hào):u321文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào):1672-3791 (2013) 03 (b) -0148-01直流牽引系統(tǒng)為地鐵列車(chē)提供動(dòng)力，其安全可靠運(yùn)行是 地鐵安全、可靠運(yùn)營(yíng)的保證?？v觀(guān)地鐵供電系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)， 牽引變電所內(nèi)直流系統(tǒng)的故障形式主要有：短

2、路故障、過(guò)負(fù) 荷故障、過(guò)電壓故障等。最常見(jiàn)且危害最大的當(dāng)屬短路故障, 一旦發(fā)生宜流系統(tǒng)短路將直接中斷正線(xiàn)行車(chē)，造成地鐵停 運(yùn)。因而如何快速地查找、處理直流系統(tǒng)短路故障，顯得尤 為重要。直流系統(tǒng)短路故障按原理可分為兩種：一種是正極 對(duì)負(fù)極短路；另一種是正極對(duì)地短路。1直流系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作情況1. 1短路故障案例正極對(duì)地短路。因施工原因，造成a變電所周?chē)裨O(shè)的 直流饋線(xiàn)電纜接地，使所內(nèi)控制信號(hào)盤(pán)二次回路、上網(wǎng)隔開(kāi) 操作箱發(fā)生大面積燒灼，并伴有冒煙和火花，隨即所內(nèi)相應(yīng) 直流開(kāi)關(guān)同時(shí)跳閘，整個(gè)直流系統(tǒng)癱瘓、供電中斷，故障時(shí) 最大峰值電流為5527 a, ddl-delta-i保護(hù)、框架保護(hù)動(dòng)

3、作, 時(shí)間為23 mso正極對(duì)負(fù)極短路。地鐵運(yùn)營(yíng)時(shí)段，列車(chē)運(yùn)行至某接觸網(wǎng) 供電區(qū)間，因受電弓上方遺留的金屬工具在列車(chē)行駛過(guò)程中 與接觸網(wǎng)、車(chē)體碰撞發(fā)生短路，造成直流開(kāi)關(guān)大電流脫扣及 ddl delta i保護(hù)動(dòng)作而跳閘，中斷地鐵運(yùn)營(yíng)5 min以上， 故障時(shí)兩端短路電流分別達(dá)到12925 a. 13657 a （大電流脫 扣保護(hù)定值為8000 a）。以上兩起事故均造成了接觸網(wǎng)停電及列車(chē)中斷，故障瞬 間產(chǎn)生很大的短路電流，電壓驟降，對(duì)線(xiàn)路形成巨大損壞。1.2保護(hù)配置原則直流系統(tǒng)的多數(shù)保護(hù)都是為了切除正極對(duì)負(fù)極短路故 障，一般為大電流脫扣、ddl-delta-i保護(hù)，框架保護(hù)則是 為了切除正極對(duì)地短

4、路故障。1.2. 1大電流脫扣保護(hù)用以快速切除金屬性近端短路故障，通過(guò)斷路器內(nèi)設(shè)置 的脫扣器實(shí)現(xiàn)。一旦檢測(cè)到瞬時(shí)短路電流超過(guò)保護(hù)定值，磁 場(chǎng)產(chǎn)生的作用力將使斷路器動(dòng)、靜觸頭迅速脫扣，使斷路器 跳閘，起到保護(hù)作用，其固有動(dòng)作時(shí)間僅幾毫秒，往往先于 電流上升率及電流增量保護(hù)動(dòng)作。1.2.2 di/dt和保護(hù)兩種保護(hù)相互配合使用，簡(jiǎn)稱(chēng)ddl-delta-i,應(yīng)用于中、 遠(yuǎn)端短路故障保護(hù)，既能切除近端短路電流，也能切除大電 流脫扣保護(hù)不能切除的故障電流較小的遠(yuǎn)端短路故障，誰(shuí)較 早激活就由誰(shuí)先出口跳閘。1.2.3框架保護(hù)直流設(shè)備外殼即為框架，框架泄露保護(hù)由電流元件和電 壓元件組成。當(dāng)任意一個(gè)直流設(shè)備內(nèi)發(fā)

5、生正極對(duì)外殼短路 時(shí)，接地電流通過(guò)框架電流元件流入綜合接地網(wǎng)，再通過(guò)鋼 軌與地之間的絕緣泄漏電阻回到鋼軌（負(fù)極）。當(dāng)接地電流 超過(guò)整定值（80a）時(shí)，框架泄漏保護(hù)的電流元件迅速動(dòng)作。 電壓元件檢測(cè)設(shè)備外殼與直流設(shè)備負(fù)極之間的電位差，等價(jià) 于鋼軌和地之間的電壓，與軌電位限制裝置配合使用。2直流系統(tǒng)短路故障原因牽引電流經(jīng)直流饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)、饋線(xiàn)電纜、上網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)輸 送到接觸網(wǎng)上，再經(jīng)列車(chē)、鋼軌、回流線(xiàn)回到負(fù)極，形成一 個(gè)有效的閉合回路。造成直流牽引供電系統(tǒng)短路故障的原因 總體來(lái)說(shuō)歸納為以下兩大類(lèi)。2. 1正極對(duì)負(fù)極短路故障多數(shù)是由于架空接觸網(wǎng)對(duì)鋼軌短路所引起的，如接觸網(wǎng) 斷線(xiàn)掉落到鋼軌上、機(jī)車(chē)頂部對(duì)接觸

6、網(wǎng)放電、錯(cuò)誤掛接地線(xiàn) 等，造成直流正極對(duì)負(fù)極瞬時(shí)短路，短路電流可達(dá)幾萬(wàn)安， 導(dǎo)致直流開(kāi)關(guān)大電流脫口保護(hù)瞬間動(dòng)作，ddl-delta-i相繼 啟動(dòng)。2.2正極對(duì)大地短路故障設(shè)備本體：老鼠、蟆蚣等小動(dòng)物爬入帶電回路；小金屬 線(xiàn)頭、未使用的螺絲、墊圈等零件，掉落在帶電回路上，造 成直流正極與框架短路，引起框架保護(hù)動(dòng)作。線(xiàn)路：可能是接觸網(wǎng)、饋線(xiàn)或變電所饋線(xiàn)電纜接地；絕 緣子擊穿、折斷；隔離開(kāi)關(guān)處于接地狀態(tài)、引線(xiàn)脫落；接觸 網(wǎng)對(duì)架空地線(xiàn)放電；機(jī)車(chē)主回路接地等。正極接地故障多為持續(xù)性短路故障，如不及時(shí)清除，容 易將故障擴(kuò)大為直流正極通過(guò)綜合接地裝置、鋼軌與地之間 的泄露電阻到負(fù)極的短路事故，對(duì)多處直流設(shè)備將造成嚴(yán)重 燒損，破壞性及危害更大。3直流系統(tǒng)短路故障排查方法為盡快恢復(fù)供電，同時(shí)避免斷路器合到在故障線(xiàn)路上， 直流開(kāi)關(guān)保護(hù)模塊具有通過(guò)線(xiàn)路測(cè)試，判別故障性質(zhì)的自動(dòng) 重合閘功能。重合閘成功與否和保護(hù)動(dòng)作情況可作為判別短 路故障原因的重要依據(jù)。3. 1重合閘原理線(xiàn)