地铁直流牵引变电所保护原理解读

廖勇

◆摘  要：现阶段，我国已经将地铁确定为城市交通发展的重中之重，地铁中一个重要组成部分是地铁直流变电所。当前地铁直流变电所仍然处于发展的初级阶段，想要实现地铁交通的快速发展，就需要深入研究和分析直流保护，从而促进其向国际主流进行转变。基于此，本文进一步解读地铁直流牵引变电所保护原理，希望给有关机构提供参考与借鉴。

◆关键词：地铁;直流牵引;变电所;保护原理

目前，城市公共交通发展的主要原则是设备国有化，地铁在城市交通发展中处于核心地位。由于国家在保护地铁直流供电继电领域，还不够成熟，因此，需要从国外引进地铁直流保护设备。据了解，直流保护设备原理的复杂性并不高，从理论上看，实现功能没有障碍。相信很快占领我国市场并成为国际主流的国产直流保护设备就会出现。

一、保护大电流脱扣

在近端短路故障中会普遍应用主保护，通常在短路器本体安置它：将Im假设为列车的正常运行电流，定值整定是I>KIm，一旦检测电流大于定值，跳闸现象就会出现，非常短暂的时间，由此看来，大电流脱扣保护灵敏性十分高，能够保护电流。

二、保护电流上升率和电流增量

目前广泛使用的方式是馈线主保护，该种方式可以对近端电流切除，也可以将大电流脱扣不能切除的电流故障切除，具体原理是：上升电流和增量电流的朱要原件是瞬时跳闸和延时跳闸，将电流大小作为依据，进一步判断故障：

定值A的啟动判断可以确定为电流变化率di dt，启动完成后，分别计算采样点di dt和瞬时数值ΔT，电流增量使用ΔT来表示，对跳闸的具体判断是;

首先，如果di dt大于定值A，判断依据是ΔT是否超过定值C;其次，如果di dt小于定值A，不能立即返回保护，然而，在ΔT2 时间内，就需要瞬时采集di dt和ΔT：1、ΔT大于定值，保护立刻跳闸;2、ΔT在定值C以下，且A大于di dt，保护会返回;3、ΔT小于定值C，di dt大于A，就会回到1中继续判断。

在瞬时跳闸中，整定定值十分关键，必须在多种情况下包括近端短路、近接触网、列车启动等情况下的电流变化曲线中，将C、A、ΔT2 确定下来：选取电流C值是这个步骤的重中之重。

一些没有发生短路但是情况极端时，会使电流迅速上升，再突然下降，这时很难对定值进行选择：此时对ΔT3 值可以合理增加，从而启动保护电流，达到ΔT3 时，保持水平状态，在此过程中，无法判断ΔT，为将极端情况减少，需要保持非常小的ΔT3 值，通常为十几秒。

三、保护定时限定电流

定时限定电流有两个定值，分别是启动电流和延时时间ΔT，电流大于I时，会同时启动保护和定时器，在定时器规定时间内，电流在定值内，则跳闸时定时器时间会到达ΔT时;相反，如果电流一直在定值内，就会出现保护返回情况。

如果问题出现在短路电流极小的位置，在不能合理设置电流上升率和电流增量时，跳闸就不能正常进行，而且要求进行后备保护。

通常情况下，在两端符合最大电流峰值位置将电流定值I选取到，将几百秒范围内的ΔT选取到后就要对短路进行严格计算。

四、保护接触网热过负荷

这种保护方式主要目标是降低热过负荷出现故障的概率，然而，短路故障只是存在一定可能性。主要工作原理需要以长度、接触网电阻率、电阻率等为依据，将接触网发热量计算出来，再对经验公式进行充分利用，从而将接触网电缆温度计算出来，一旦测量电缆温度大于T alarm，警报声就会发出，在数值大于T trip时，就将直流开关提供给此接触网供电直流，跳开开关后，电缆会逐渐冷却，温度会随之下降，这是具有十分复杂计算步骤的温升法，采用反时负荷保护是最为简单的方法，换言之，倍数越大的电流过载，其允许持续时间反而会缩短。

五、保护自动重合闸

排除永久性短路情况后，在保护供电质量方面自动重合闸能够发挥巨大作用。然而，对于直流断路器而言，禁止发生故障导致跳闸情况，因此，有必要在电路永久性短路之前对合闸进行操作，主要内容是：跳开a秒后的开关需要间隔n秒，在接触网内增加电压，从而检测短路，连续检测m次，如果每次检测均能发现故障，可以将其判断为永久性短路。非永久性短路故障需要满足一定条件，即连续检测K次后，K不小于1不大于m，用户可以修改a、n、m、K的大小。

六、保护双边联跳闸

双边接触网是一种比较普遍的保护，在有两个变电站的统一地区，首先信号由感知短路发出，在本站开关跳开的同时，跳闸信号也会给本册联动发出，在信号传输至相邻站后，出现跳闸并将开关断开，通过对双边联跳的应用，使得一个发生正确跳闸后，另一个也随之跳闸，为安全行驶提供保障。

七、结束语

综上所述，现阶段，仍然有各种短路、接地、过负荷故障出现在地铁直流牵引变电配置的直流保护中，这些故障已经基本被切除。对于国内保护设备制造商而言，想要制造出广泛使用的直流保护，还需要及时应用新工艺、新技术，对地铁变电形式进行创新，从而促进地铁持续发展与不断壮大。

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