轨道交通线路测试与自动重合闸研究

王 宇，郝后堂，史泽兵，李肖博

0 引言

城市轨道交通普遍采用直流牵引供电系统，而直流牵引供电系统的短路保护不同于交流系统，交流电流存在过零点，电弧容易被熄灭，但直流牵引供电系统短路时产生的直流电弧，如不迅速切断电源，就会长时间维持燃烧而不熄灭，其在轨道交通中的危害十分严重。故对牵引变电所直流侧的保护而言，速动性为第一优先考虑要素，目的就是避免短路电流达到很大的值，达到迅速熄弧的目的。但直流牵引供电系统短路故障中，瞬时性故障占较大比例，因此直流牵引供电系统通常配置有自动重合闸以保障供电可靠性。

1 线路测试原理

对于非永久性短路故障，自动重合闸无疑是提高供电可靠性的重要手段，但不同于交流系统，直流断路器的重合闸不允许带故障试合后加速跳闸，那样会造成断路器寿命的较大损失，所以必须区分线路发生的短路故障是永久性的还是非永久性的，只有非永久性短路故障才允许重合闸，因此必须加装线路测试功能，线路测试与自动重合闸保证了直流牵引馈线保护的选择性与可靠性。

在未加装线路测试系统中，分压器、分流器、隔离放大器接线如图1 所示。

图1 轨道直流保护采样电路图

为了适应线路测试，做如下改动：在HSCB 闭合，Kt打开时，图2 电路与图1 电路完全相同，不影响正常采样；在QF 跳开，Kt闭合时，等效电路如图3。

图2 带线路测试功能采样电路图

如图3 所示，改进后的电路优点：在正常工作状态（HSCB 闭合、Kt打开），Rs的取样电压是直流母线电压值，分流器的取样电流是直流母线电流值；在线路测试状态（HSCB 打开，Kt闭合），Rs的取样电压是电阻Rre两端电压，分流器的取样电流是流经电阻Rre的电流。

图3 线路测试等效电路图

根据图3 可计算出Rre：

当测得线路电阻Rre＞Rset时，则线路检测通过，可以合闸。当测得线路电阻Rre不满足线路检测通过的条件，则不允许合闸。

启动线路测试逻辑如图4 所示。

图4 启动线路测试逻辑示意图

启动测试原则如下：

（1）不论HSCB 操作方式在“就地”位还是“远方”位，只要输入合闸命令，在HSCB 合闸前，装置均发测试命令对线路进行测试。

（2）HSCB 操作方式在“就地”位，在HSCB跳闸后，线路测试不会自动启动。要了解线路情况决定是否合闸，在需要合闸时，需人工启动线路测试，装置经一定延时后进行测试。

（3）HSCB 操作方式在“远方”位，在HSCB跳闸后，线路测试自动启动，但需经一定延时。

测试流程（图5）如下：

（1）启动测试后，如测得接触网电压Uf大于最小工作电压Uflow，允许装置直接合闸。

（2）启动测试后，如测得接触网电压Uf小于馈电线路残余电压Ufr，启动电阻测试；如测得线路剩余电阻Rre大于设定回路正常电阻Rset时，线路自动重合。该流程根据整定值测试M 次，测试结束后若装置仍跳闸，测试停止且亮“闭锁”灯。

（3）启动测试后，如测得接触网电压Uf大于馈电线路残余电压Ufr，小于最小工作电压Uflow，按设定值重复测试接触网电压N 次，测试结束仍不满足重合闸条件，测试停止且亮“闭锁”灯。

在“就地”状态时，程序自动将M、N 值设置为1。

图5 线路测试流程图

2 线路测试与自动重合闸

自动重合闸流程如图6 所示。

图6 线路测试与重合闸配合原理图

保护跳闸后，HSCB 打开，线路测试启动流程判断开始，如满足线路测试启动条件，进入线路测试流程，如经判断线路跳闸为非短路性质，则允许HSCB 自动重合闸，启动重合闸流程。在设定时间内允许重合闸设定值N 次，N 次测试结束后若重合闸仍不成功，则测试停止且亮“闭锁”灯。

3 结语

本文对轨道交通系统中线路测试及自动重合闸原理进行了研究，对两者之间的配合进行了说明。希望轨道交通管理人员及设计人员通过阅读本文对线路测试及重合闸的相互配合有更加清楚的认识，对今后的工作起到一定的指导作用，避免发生影响机车运行的问题。

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