地铁牵引变电所直流保护装置设置及可靠性分析

康啟社

摘 要：地铁这一交通方式的在城市交通中的比重逐渐增加，受到了越来越多上班族的青睐。地铁的有序运行能夠缓解城市的交通压力，其运行离不开相关技术的保障。地铁牵引变电所直流保护装置是地铁电力系统的运行的重要保证，与地铁运行安全问题息息相关。当地铁牵引供电系统出现故障时，地铁牵引变电所的直流保护装置就会立即断电，从而降低影响范围，减轻检修工作的压力。因此地铁牵引变电所直流保护装置不仅是保护地铁运行的安全保障，也是乘客安全的首要防护措施。

关键词：地铁牵引变电所;保护装置;直流保护装置

0 引言

我国现已将地铁建设列为城市公共交通的重要发展方向，设备资产化是发展的首要原则。现阶段所使用的地铁直流保护装置多为进口，其中以德国、瑞士以及德国为主。通过对国外设备进行研究，可以得知，直流保护设备的工作原理复杂程度不高，其所具备的功能理论也能够实现。期望中国制造的地铁直流保护设备能够占据国际市场。

1 地铁牵引变电所功能简介

地铁牵引变电所主要用于降低主变产生的高压交流电流经过机组时的电压值，再经过直流开关柜将电能输入给接触网，现阶段地铁牵引变电所主要包括以下两个部分，其一是牵引整流机组，其二是直流馈线保护装置。地铁牵引变电所采用两路交流高压环网进行地铁供电，这样做的好处是当一路供电设备发生故障时，另一路供电线路在保护装置的保护和控制下进行使用，进而保障直流装置的供电不受影响，是地铁有序运行的根本保障。因此现阶段大多数地铁牵引变电所均采用双边供电的形式给接触网供电，进一步提高接触网供电的稳定性，为地铁的正常运行提供技术保障[1]。当故障发生时，为了使保护装置能够在最短的时间内将电源切断，以保护供电系统，就需设置直流保护装置，最大程度上缩小对其他系统设备的影响，保证地铁的有序运行不受严重影响。直流保护装置能够在接触网以及牵引变电所发生故障时，立即切断故障电源，在直流电发生短路时实现一定的遮掩效果，并尽快恢复设备的供电，减轻在设备故障下，对地铁正常运行造成的各方面影响，进一步保障地铁的安全运行。地铁牵引变电所通过上述方式对供电故障进行处理，不仅能够有效保护地铁系统内部的电气设备，还能够在不影响地铁运行的情况下，实时的对电路系统进行检修，使地铁为群众的出行提供更多便利，与此同时避免因供电设备故障对地铁正常运行的影响，给群众的出行和生活造成影响。除此之外，地铁牵引变电所安装直流保护装置不仅能够对电路进行保护，还能在一定程度上保护地铁设备，以防造成设备出现迟钝、失灵的严重影响运行的问题，甚至影响地铁的使用寿命。上述因素不仅影响地铁的正常运行，还会使其内部的设备造成一定的损坏，使乘客的生命安全受到严重危害。因此地铁牵引变电所保证地铁正常运行意义重大[2]。

2 提高地铁牵引变电所直流保护装置设置可靠性的措施

2.1 做好牵引变电所直流保护方式

2.1.1 采用大电流脱扣保护方式

大电流脱扣保护是牵引变电所的重要保护措施，也是现阶段应用程度最为广泛的一种措施。脱扣保护的原理是当电流达到能够使电路短路的阀值后，脱扣器就会立即发生短路故障的部门进行切除，然后使断路器处于跳闸的状态，这样即便部分电路出现问题，还能够对整体设备起到保护作用，是牵引变电所直流保护的重要环节[3]。

2.1.2 定时限流保护

定时限流保护也是牵引变电所直流保护的关键所在，能够在不影响地铁正常运行的基础上，实现对电路以及设备的保护，在牵引变电所中具有极高的地位，做好该部分工作能够在很大程度上保护远端电路发生断路情况的线路，其工作原理和流程与大电流脱扣保护异曲同工，当线路中的电流达到一定数值后，就会自动启动自动跳闸状态，若发生此类情况。地铁就会立即停止运行，避免造成更大程度的损害。主要特点是其动作延时较长，不会影响地铁的正常运行。针对电流故障，定时限流保护会进行延时保护，将设备故障造成的影响降低到最低，还能够保证乘客安全，是一种一举多得的直流保护模式[4]。

2.1.3 采用低电压保护方式

低电压保护是另一种普遍的牵引变电所直流保护措施，该保护方式并非在地铁运行时进行保护，而是作用于列车的启动环节，低电压保护方式需配合其他保护方式共同使用。它的延时以及整定值需与列车正常运行状态下的运行情况相互配合。

2.1.4 电流过流保护

该保护能够精确反映出机车故障、绝缘故障、雷击故障以及接触网接地等类型的故障，保护范围包含从接触网到馈线断路器的出线侧，以及该条供电接触网的全部电路，通常情况下保护延时为0.4秒。

2.1.5 双边联跳保护

该保护模式能够切除故障电流较小的远端短路电流，跳闸命令是由感知到近端短路故障电流附属的相邻站发出的，只要某一段接触网中，供电所内部的两个牵引站有一个检测到短路电流正确跳闸，另一个也会随之跳闸，因而安全性较高。

2.1.6 电流速断保护

该保护是馈线的主要保护措施，其保护延时一般为0.1秒，保护范围与过流保护相同，能够反映的故障范围较小。通过电路的充分保护，能够有效避免短路事故的发生，为地铁安全运行提供技术保障。

2.2 自动重合闸功能

在地铁牵引变电所的直流保护装置中，有一个非常重要的部件叫做直流馈线开关配合微机测控保护装置，此部件功能十分强大，能够通过对线路以及回路的测试，对故障情况进行判定，并进行自动重合闸。其工作流程如下，工作人员在对断路器进行合闸操作时，可以重复多次对所有线路进行测试，若断路器仍处于合闸状态，则说明地铁内部所有线路均处于正常状态，反之则表明线路可能存在连续性的问题。若牵引变电所中的接触网出现故障，断路器就会出现分闸的现象，这时需进行开启线路进行测试，以定位故障的性质[5]。在线路检修的过程中，如果断路器重新好合闸，就说明这一问题是暂时性故障，能够得到有效解决。如果断路器始终没有自动重合闸，就表明出现了永久性问题，需联系相关专业人员进行检修。

3 结论

综上所述，现阶段城市交通压力日益突出。地铁的出现能够在一定程度上缓解地面交通压力，除此之外地铁的运行充分符合环保理念，顺应社会低碳发展理念的需求。未来一段时间内，地铁的普及程度必然会提高，因此保证其运行安全的重要性不言而喻。地铁牵引变电所直流保护装置是一种维持地铁正常运行的重要装置，其能够在不影响地铁正常运行的前提下，提高地铁的安全性。一旦发生运行电气故障，直流保护装置就会立即启动内部的保护装置，降低对其他设备的影响，同时保障乘客的人身安全。

参考文献：

[1]张俊豪.地铁牵引变电所直流保护装置设置及可靠性分析[J].轻松学电脑，2019（26）：1-2.

[2]刘建华.地铁牵引变电所直流框架电压保护频繁报警分析与对策[J].铁路技术创新，2019（6）：101-104.

[3]王贵宁，李文勇.一起地铁直流系统保护跳闸事故分析与处理[J].中国科技纵横，2019（16）：148-149.

[4]王莹.探析地铁牵引变电所变电设备可靠性[J].建材与装饰，2020（2）：269-270.

[5]刘炜，张扬鑫，张戬，等.考虑牵引所多运行状态的城轨交直流供电计算[J].西南交通大学学报，2020，55（6）：35-42.