一起地铁直流系统保护跳闸事故分析与处理

王贵宁 李文勇

摘  要：介绍了一起地铁直流系统保护误动事故的原因的分析和处理。通过对跳闸时直流牵引供电系统的运营状况、保护装置的动作情况、保护装置录波数据、车辆录波数据的分析，判断保护误动作与车载电容的充电有关。经过对车载电容充电过程的分析，调整了di/dt保护中返回值的大小，解决了保护误动的问题，保证了地铁牵引网供电的安全性和可靠性。

关键词：地铁直流供电系统  保护误动作  地铁列车车载电容  直流变化量保护

中图分类号：TM922.3    文献标识码：A     文章编号：1671-2064（2019）16-0000-00

1保护误动情况

2019年2月20日12时19分51秒青岛地铁某线董家口火车站直流馈线断路器213、214同时跳闸。经现场检查馈线214断路器所供供电分区接触轨上网电缆转接箱内部1500V正极电缆对转接箱箱体接地线放电，馈线213所供分区有一列车在临近站台停靠，接触轨无故障或放电痕迹。故障发生的情况如图1所示。

调取保护装置保护动作报文，显示214断路器保护动作类型为DDL+DeltI和Imax++，213断路器保护动作类型为DDL+DeltI。保护动作报文如图2所示。

2直流保护配置

2.1保护配置^[1-2]

图3是本线施工设计阶段变电所直流保护装置馈线回路的保护配置。包括大电流脱扣、电流上升率di/dt+ΔI增量保护、过电流、低电压保护。此次保护动作为 “电流上升率di/dt+ΔI增量保护”中的“DDL+DeltaT”和“Imax++”动作。

2.2 “电流上升率di/dt+ΔI增量保护”动作原理^[3-4]

通过分析馈线电流上升率di/dt电流增加的时间t及电流增量ΔI，检测中远距离短路故障，其故障电流值低于断路器的整定值，DDL保护分为DDL+DeltaI与DDL+DeltaT 保护。

故障判断过程如下：

测量馈线电流及其di/dt。

将测量di/dt与设定值E和F比较。

如果测量di/dt>E，则开始测量电流增量ΔI并计时t，

允许di/dt有短时

如果测量值ΔI>ΔImax设定值，则经过一段时间tΔImax（1ms）延时后，发出跳闸信号。

或如果计时时间t>Tmax设定值，且电流的增量ΔI>设定值ΔImin，则发出跳闸信号。

如果在检测到ΔI设定值或Tmax之前di/dt

3跳闸情况分析

经直流设备保护装置记录的保护录波数据分析，馈线214断路器跳闸时刻最大故障电流20kA左右，符合短路故障时短路电流的特点，保护动作类型为DDL+DeltI和Imax++。

如图4，馈线213断路器保护动作的电流为先由车辆反向流入直流母线，后由直流母线流向车辆，保护动作类型为DDL+DeltI。

根据以上保护装置记录的数据分析，董家口火车站直流馈线214断路器跳闸原因是上网电缆在转接箱内对外壳发生放电。

直流馈线213断路器跳闸的原因是214馈线回路发生短路时，213馈线供电臂近区车辆车载电容与直流母线间充放电造成。其经过是214馈线回路发生故障，母线电压降低，车载电容对直流母线瞬间放电;214断路器跳闸后直流母线电压恢复，直流母线对车载电容进行充电。由于短路时车载电容放电后电压下降较多，所以充电时电流较大（4600A左右）造成DDL+DeltI保护动作。

4总结及解决方案

经过直流设备保护装置录波波形及数据分析，本次跳闸属于近区停车相邻供电分区发生短路故障。此时，车载电容的充电电流根据车辆厂的试验数据可达4500A，与实际发生故障时测得的数据4655安基本符合。因此要解決以上问题，需要调整ΔImax的定值来躲过最大的车载电容充电电流^[3-4]。

根据车辆厂提供的数据和现场实测数据，并考虑能保证本供电分区接触网末端的灵敏度，建议整定ΔImax=5000A。由于车辆段和正线均存在接触轨短路造成相邻有车分区误跳闸的情况，因此场段和正线ΔImax均应调整至5000A^[5-6]。

同时车载充电电流的变化率di/dt值（图5），在最大动作时间50ms内很难保证在5A/ms以下，若将F返回值调整为15A/ms，可保证在车载电容充电过程中保护不误动作，但保护灵敏度相应降低。

综合考虑线路各种运行方式及车辆上电容充放电情况，在保证保护灵敏性和可靠性的前提下，结合车辆具体设置情况，对直流设备保护装置适当调整，最终保护定值调整如图4所示：

参考文献

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[5] 黄海浪.大连地铁直流牵引供电系统保护配置及整定研究[J].城市轨道交通研究，2013，16（03）：93-96.

[6] 于松伟.城市轨道交通供电系统设计原理与应用[M].西南交通大学出版社，2008.

收稿日期：2019-07-18

作者简介：王贵宁（1987—），男，汉族，甘肃庆阳人，本科，研究方向：城市轨道交通供电系统设计;李文勇（1984—），男，汉族，甘肃张掖人，本科，研究方向：城市轨道交通供电系统设计。