深圳地铁龙岗线直流牵引供电系统短路试验方案

梁国君

(中铁一局集团电务工程有限公司，陕西西安710054)

深圳轨道交通二期龙岗线高架段采用DC1500V牵引供电系统，在变配电所内的控制、保护、监测回路装置以及综合自动化监控系统均已调通，并处于正常工作状态下，需对直流牵引供电系统进行短路试验，即将直流电源的正极(DC1500V接触轨)对负极(走行轨)或对地短接，瞬间产生大电流，以检验牵引供电系统对短路故障的切断情况。

1 短路试验基本原理和试验目的

短路点的选择按产生最大短路电流及最小短路电流的地点进行选取，在最大容量变压器最近馈出点进行短路，以检验断路器电流速断保护功能是否正确动作;在小容量变压器最远点进行短路，以校验电流上升率保护ROR中的延时保护功能是否正确动作。

通过短路试验，验证直流开关及保护装置整定值的准确性、直流牵引供电系统运行的可靠性以及校核测试段牵引直流回路的完整性。

2 短路设计方案及说明

短路试验的短接方案采用“先送电、再通过人为短接的方式”进行。

现场操作示意如图1。

图1 短接方案操作示意

2.1 现场操作示意图说明

(1)接触轨短路点选取在电连接中间接头处。用一根长约20cm的短电缆，电缆一端通过铜铝过渡线夹紧固安装在电连接板上，另一端向上弯成钩状，以便于短路电缆顺利短接。

(2)钢轨端短路点选取在OV柜与钢轨连接电缆的连接孔处。短路电缆安装前，将OV柜与钢轨间的连接电缆拆除，提前压接好接线端子并与钢轨连接，与走行轨连接处应打磨除锈，并涂电力复合脂，以降低接触电阻，确保可靠连接;短路电缆另一端弯成钩状，用绝缘胶布可靠绑扎固定于绝缘杆端头部位。

(3)接触轨与钢轨短接时，必须保证短路电缆悬空，不得与地相连。短路操作时，将短路短接线钩状端挂接于与电连接相连的钩状短电缆上，如图2所示。

图2 接触轨与钢轨短接操作图

(4)在短路试验过程中会产生较大电动力，试验前必须将各连接部位进行可靠的连接紧固，连接螺栓须用力矩扳手进行紧固。

(5)进行短路操作时，存在安全风险，操作人员必须使用合格的安全防护用具(绝缘垫、绝缘靴、绝缘手套、防护面罩、防护板)，在现场管理人员的监督指挥下进行规范操作。

(6)短路试验后，必须先将挂接电缆摘下，再拆卸短接线及接触轨上的短电缆。

2.2 短路试验基本程序

(1)相关区间的接触网应停电，相应的上网隔离开关及直流1 500 V进线开关、馈出开关均应处在分闸状态。

(2)在新选短路点按上述要求的连接方式进行接地线连接。

(3)连接完成后，在试验变电所采用“中压－电流法”测试闭合回路的热流电阻，确认回路为完整的闭合回路。

(4)检查整流变压器的交流35 kV侧开关柜、直流1 500 V进线开关柜、直流1 500 V馈出开关柜的继电保护整定值是否与设计整定书相符。

(5)依次合上相应的上网隔离开关、合上相应直流1 500 V进线开关。

(6)合上相应直流1 500 V馈出开关，在选定的短路点进行人为短路。

(7)从整流变压器的交流35 kV侧开关柜、直流1 500 V进线开关柜、直流1 500 V馈出开关柜的继电保护装置上读取短路电流数值波形及电弧分断时间，将收集数据与设计整定值进行比较。

(8)短路试验结束，检查直流开关柜快速开关、触头灭弧室是否烧伤或有残留物。

(9)撤除试验区段接触网短路点导线，检查接触轨、钢轨、接地母排短路点连接处是否烧伤损坏。

2.3 短路试验的安全技术措施

(1)牵引变电所操作及接触轨作业等严格执行停送电工作票作业制度，严格按照作业制度流程步骤进行停送电操作。

(2)拆除各种临时接地线，试验线路类人员全部撤出。(3)设置安全警示标志，准备灭火消防器材等。

3 短路试验方法及过程

3.1 单边供电模式下，近端的接触轨对钢轨(负极)的短路试验

3.1.1 检测范围

接触轨对钢轨(正对负)近端短路产生最大的短路电流，从而检验直流设备大电流脱扣保护是否满足系统要求。

3.1.2 试验接线

试验接线示意见图3。

图3 试验接线示意

3.1.3 试验方法及过程

3.1.3.1 测量牵引网直流电阻

(1)将上行接触轨与走行轨在短路点短接(如图3所示)，使两轨构成回路;

(2)将回路电阻测试仪分别接于六约所出口上行接触轨与走行轨之间;

(3)开始加电压、电流，读数并做记录。

3.1.3.2 六约牵引所试验准备

(1)检查牵引供电设备35 kV开关柜、牵引整流机组、直流DC 1 500 V开关柜、负极柜、隔离开关柜、控制屏、交直流屏投入使用、运行正确，控制电源正常、信号正确。

(2)检查直流断路器201、202工作位并合闸;211、213、214处于试验位置的分位、相应隔离开关及越区开关处于分位，短路器212处于工作位并分闸，隔离开关2121处于分位;操作选择“远动”位置。

(3)检查D4柜(212开关)DCP106，负极柜DCP116故障录波功能正常。

(4)确认保护装置已依据整定值(预设值)设置完毕。3.1.3.3 六约所出口短路点设置

在1#短路点进行短路点设置:接触轨与钢轨短路连接准备完成，短路操作防护设施准备完成，短路操作人员及防护人员穿戴好防护装备;非短路操作人员撤离短路点30 m以外，现场做好安全防护。

3.1.3.4 丹竹头所试验准备

检查断路器213、214处于试验位，隔离开关2131、2141、2113、2124隔离开关处于分位;操作选择“就地”位置、方式为“电动”。

3.1.3.5 六约所相关短路断路器合闸，接触轨送电

操作人员按照调度命令操作六约所2121隔离开关远动合闸，212断路器远动合闸。

现场短路操作员按照调度命令通过绝缘棒将接触轨与钢轨短接，造成人为短路。

3.1.3.6 观察试验结果

观察试验结果:检查各断路器装置动作记录，以及各柜内一、二次设备状态是否正常，检查短路点接触轨及钢轨烧损情况。

3.2 双边供电模式下，接触轨对钢轨(负极)的短路试验

3.2.1 检测范围

接触轨对钢轨(正对负)双边供电模式下，短路点设置在一侧牵引变的出口处，对一个所为近端短路，而对另一个所为远端短路。同时屏蔽了两所间的双边联跳功能，使得两所各自启动相应的保护功能，实现不同区域的快速跳闸功能。对近端牵引所检测大电流脱扣保护，对远端牵引所检测电流上升率di/dt和△I保护。从而检验直流设备电流保护是否满足系统要求。

3.2.2 试验接线

试验接线示意见图4。

图4 实验接线示意

3.2.3 试验方法及过程

3.2.3.1 测量牵引网直流电阻

(1)将上行接触轨与走行轨在短路点短接(如图4所示)，使两轨构成回路;

(2)将回路电阻测试仪分别接于六约所出口上行接触轨与走行轨之间;

(3)开始加电压、电流，读数并做记录;

(4)将回路电阻测试仪分别接于丹竹头所出口上行接触轨与走行轨之间;

(5)开始加电压、电流，读数并做记录。

3.2.3.2 六约所混合所试验准备

(1)检查牵引供电设备35 kV开关柜、牵引整流机组、直流DC 1 500 V开关柜、负极柜、隔离开关柜、控制屏、交直流屏运行正确，控制电源正常、信号正确。

(2)直流断路器201、202 工作位并合闸;211、213、214 处于试验位置的分位，相应隔离开关及越区开关处于分位，短路器212处于工作位并分闸，隔离开关2121处于分位;操作选择“远动”位置。

(3)检查D4柜(212开关)DCP106故障录波功能正常。

(4)确认保护装置已依据整定值(预设值)设置完毕。

3.2.3.3 丹竹头所出口短路点设置

接触轨与钢轨短路点连接准备完成，短路操作防护设施准备完成，短路操作员及防护人员穿戴好防护装备;非短路操作人员撤离短路点20 m以外，现场做好安全防护。

3.2.3.4 六约所相关短路断路器合闸，接触轨送电

操作人员在控制屏上按照调度命令操作2121隔离开关合闸，212断路器合闸，接触轨带电。

3.2.3.5 丹竹头所相关短路断路器合闸，接触轨送电

操作人员在控制屏上按照调度命令操作2141隔离开关合闸，214断路器合闸，接触轨带电。

现场短路操作员按照调度命令通过绝缘棒将接触轨与钢轨短接，造成人为短路。

3.2.3.6 观察试验结果

检查各断路器装置动作记录，以及各柜内一、二次设备状态是否正常。

4 结论

(1)通过试验操作，根据数据记录分析以及设备状态检查，深圳地铁龙岗线直流牵引供电系统短路计算和设备选择正确，直流开关及保护装置整定值满足要求。

(2)直流牵引供电系统在发生短路故障时，短路电流将会引起断路器电流速断保护动作，切断故障点，使地铁供电系统运行安全、可靠。

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