石家庄地铁直流牵引供电系统继电保护

王志飞

摘 要：本文主要阐述了石家庄地铁1号线DC1500V牵引供电系统保护配置及原理，并且提出了在地铁直流馈线保护中引入电压型保护方案的设想。

关键词：地铁;直流系统;保护配置;电压型保护

随着我国社会和经济的发展，地铁建设也迎来了高潮期。在很多城市中，地铁已经成了人们出行的主要交通方式之一。而其牵引供电系统作为地铁系统中的重要组成部分，对继电保护的要求很高，所以保证牵引供电系统继电保护配置的合理性、科学性对地铁安全运营至关重要。

1 牵引供电系统保护配置及其原理

石家庄地铁1号线采用DC1500V架空刚性接触网供电、走行轨回流。直流系统保护装置采用镇江大全赛雪龙牵引电气有限公司提供的SEPCOS-2微机保护装置。在本文中主要是针对直流系统发生各类短路故障，介绍直流开关柜的保护动作原理。

1.1 大电流脱扣保护

大电流脱扣保护为开关的本体保护，整定的依据主要是短路电流值，主要是为了切断大的短路电流而做出的保护措施。当故障电流超过整定值时，相应的断路器立即跳闸。

1.2 DDL保护

DDL保护主要用于电阻型或者远距离故障的检测，通过分析馈线电流增量及时间来判断故障。当电流变化率大于设定值E时保护启动，当电流变化率小于设定值F时保护停止。DDL保护分为DDL+△I保护和DDL+△T保护。

1.2.1 DDL+△I保护

当测量到的电流增量大于设定的增量值的时间大于设定的时间参数时，此保护动作出口。如果在保护动作出口前监测到电流变化率小于保护返回值时，则保护复归。

DDL+△I跳闸特性曲线

1.2.2 DDL+△T保护

当保护启动后的电流增量在设定的时间常数内仍没有达到DDL+△I保护的电流增量设定值，但此时的电流增量值大于设定的最小增量值，则此保护动作出口。如果在保护动作出口前监测到电流变化率小于保护返回值时，则保护复归。

DDL+△T跳闸特性曲线

1.3 电流定时限保护Imax+，Imax++

该保护为大电流脱扣保护的后备保护，主要通过分析馈线电流大小与时间常数的配合识别故障。保护装置不断监测馈线的电流。如果馈线的电流值大于该保护的定值，并且在设定的时间内一直比设定值大，则保护动作出口，如果电流值在设定的时间内小于设定值则保护返回。

1.4 热过负荷保护

该保护主要用于接触轨或接触网的热过负荷保护。通过采用保护装置监测的馈线电流和设备的时间常数计算热量。装置中设定的θ的初始化值为：θt0=98%的报警门限。当馈线开关承受大的电流，并且经过一定时间后，θt值达到报警门限，装置会发出报警信号。如果负荷继续增加，当θt≥101%时，装置发出跳闸信号使馈线开关跳闸。

1.5 双边联跳功能

双边联跳功能主要是针对同一供电区段。如果没有设置联跳，当接触网回路发生故障时，近端开关继电保护动作跳闸，而远端开关仍然向故障点送电，这会对故障点再次冲击。当处于中间的变电所退出运行时，合越区隔离开关进行越区供电时，其相邻的两个变电所馈线断路器可以进行联跳信号转换。联跳转换只与本所馈线柜间接线有关，不需要任何外界连线，可自动转换。

1.6 逆流保护

在多台整流機组并列运行的供电系统中，如果某台整流装置内部出现短路故障时，往往会造成直流母线向该故障点回馈电流，即形成逆流。逆向电流对设备及人员造成严重损害，使故障扩大，甚至爆炸，造成巨大的经济损失。在直流进线开关处设置逆流保护，当通过直流进线开关的逆向电流达到设定值时，逆流保护启动，直流进线开关跳闸，同时联跳整流机组的进线开关，使该整流机组退出运行。

1.7 框架保护

直流框架保护是地铁供电系统中特有的保护。由于直流带电设备对直流柜体发生泄露或绝缘损坏闪络时，原有的直流保护起不到应有作用，所以为保护直流设备的安全，及时切除直流设备内各种短路故障，设置了直流框架保护。一旦发生直流开关带电设备对柜体发生泄露或绝缘损坏时，会使框架保护动作，将造成地铁牵引供电系统大范围的停电。

2 对保护类型配置的反思

继电保护配置类型与地铁整个牵引供电系统的安全、可靠运行有着密切的关系。本文中介绍的这些保护配置可以满足继电保护的选择性、速动性、灵敏性和可靠性的要求，但是仍然可以继续提升继电保护的技术水平，比如在地铁直流馈线保护中引入电压型的保护方案。目前，地铁直流牵引供电系统中直流馈线保护均为电流型保护。这是因为当列车经过时发生短路故障后，短路点的电压相对于大地系统并不是为零，而是有相当高的电压差。这样设置在直流馈线的电压型保护就会失灵。所以如何在地铁直流馈线保护中引入电压型保护方案是我们需要研究的方向。

参考文献：

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