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      地鐵直流牽引變電所保護原理解讀

      2021-07-23 23:39:08廖勇
      速讀·中旬 2021年6期
      關(guān)鍵詞:變電所定值接觸網(wǎng)

      廖勇

      ◆摘? 要:現(xiàn)階段,我國已經(jīng)將地鐵確定為城市交通發(fā)展的重中之重,地鐵中一個重要組成部分是地鐵直流變電所。當前地鐵直流變電所仍然處于發(fā)展的初級階段,想要實現(xiàn)地鐵交通的快速發(fā)展,就需要深入研究和分析直流保護,從而促進其向國際主流進行轉(zhuǎn)變?;诖?,本文進一步解讀地鐵直流牽引變電所保護原理,希望給有關(guān)機構(gòu)提供參考與借鑒。

      ◆關(guān)鍵詞:地鐵;直流牽引;變電所;保護原理

      目前,城市公共交通發(fā)展的主要原則是設備國有化,地鐵在城市交通發(fā)展中處于核心地位。由于國家在保護地鐵直流供電繼電領(lǐng)域,還不夠成熟,因此,需要從國外引進地鐵直流保護設備。據(jù)了解,直流保護設備原理的復雜性并不高,從理論上看,實現(xiàn)功能沒有障礙。相信很快占領(lǐng)我國市場并成為國際主流的國產(chǎn)直流保護設備就會出現(xiàn)。

      一、保護大電流脫扣

      在近端短路故障中會普遍應用主保護,通常在短路器本體安置它:將Im假設為列車的正常運行電流,定值整定是I>KIm,一旦檢測電流大于定值,跳閘現(xiàn)象就會出現(xiàn),非常短暫的時間,由此看來,大電流脫扣保護靈敏性十分高,能夠保護電流[1]。

      二、保護電流上升率和電流增量

      目前廣泛使用的方式是饋線主保護,該種方式可以對近端電流切除,也可以將大電流脫扣不能切除的電流故障切除,具體原理是:上升電流和增量電流的朱要原件是瞬時跳閘和延時跳閘,將電流大小作為依據(jù),進一步判斷故障:

      定值A的啟動判斷可以確定為電流變化率di dt,啟動完成后,分別計算采樣點di dt和瞬時數(shù)值ΔT,電流增量使用ΔT來表示,對跳閘的具體判斷是;

      首先,如果di dt大于定值A,判斷依據(jù)是ΔT是否超過定值C;其次,如果di dt小于定值A,不能立即返回保護,然而,在ΔT2 時間內(nèi),就需要瞬時采集di dt和ΔT:1、ΔT大于定值,保護立刻跳閘;2、ΔT在定值C以下,且A大于di dt,保護會返回;3、ΔT小于定值C,di dt大于A,就會回到1中繼續(xù)判斷[2]。

      在瞬時跳閘中,整定定值十分關(guān)鍵,必須在多種情況下包括近端短路、近接觸網(wǎng)、列車啟動等情況下的電流變化曲線中,將C、A、ΔT2 確定下來:選取電流C值是這個步驟的重中之重。

      一些沒有發(fā)生短路但是情況極端時,會使電流迅速上升,再突然下降,這時很難對定值進行選擇:此時對ΔT3 值可以合理增加,從而啟動保護電流,達到ΔT3 時,保持水平狀態(tài),在此過程中,無法判斷ΔT,為將極端情況減少,需要保持非常小的ΔT3 值,通常為十幾秒。

      三、保護定時限定電流

      定時限定電流有兩個定值,分別是啟動電流和延時時間ΔT,電流大于I時,會同時啟動保護和定時器,在定時器規(guī)定時間內(nèi),電流在定值內(nèi),則跳閘時定時器時間會到達ΔT時;相反,如果電流一直在定值內(nèi),就會出現(xiàn)保護返回情況。

      如果問題出現(xiàn)在短路電流極小的位置,在不能合理設置電流上升率和電流增量時,跳閘就不能正常進行,而且要求進行后備保護[3]。

      通常情況下,在兩端符合最大電流峰值位置將電流定值I選取到,將幾百秒范圍內(nèi)的ΔT選取到后就要對短路進行嚴格計算。

      四、保護接觸網(wǎng)熱過負荷

      這種保護方式主要目標是降低熱過負荷出現(xiàn)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長度、接觸網(wǎng)電阻率、電阻率等為依據(jù),將接觸網(wǎng)發(fā)熱量計算出來,再對經(jīng)驗公式進行充分利用,從而將接觸網(wǎng)電纜溫度計算出來,一旦測量電纜溫度大于T alarm,警報聲就會發(fā)出,在數(shù)值大于T trip時,就將直流開關(guān)提供給此接觸網(wǎng)供電直流,跳開開關(guān)后,電纜會逐漸冷卻,溫度會隨之下降,這是具有十分復雜計算步驟的溫升法,采用反時負荷保護是最為簡單的方法,換言之,倍數(shù)越大的電流過載,其允許持續(xù)時間反而會縮短[4]。

      五、保護自動重合閘

      排除永久性短路情況后,在保護供電質(zhì)量方面自動重合閘能夠發(fā)揮巨大作用。然而,對于直流斷路器而言,禁止發(fā)生故障導致跳閘情況,因此,有必要在電路永久性短路之前對合閘進行操作,主要內(nèi)容是:跳開a秒后的開關(guān)需要間隔n秒,在接觸網(wǎng)內(nèi)增加電壓,從而檢測短路,連續(xù)檢測m次,如果每次檢測均能發(fā)現(xiàn)故障,可以將其判斷為永久性短路。非永久性短路故障需要滿足一定條件,即連續(xù)檢測K次后,K不小于1不大于m,用戶可以修改a、n、m、K的大小。

      六、保護雙邊聯(lián)跳閘

      雙邊接觸網(wǎng)是一種比較普遍的保護,在有兩個變電站的統(tǒng)一地區(qū),首先信號由感知短路發(fā)出,在本站開關(guān)跳開的同時,跳閘信號也會給本冊聯(lián)動發(fā)出,在信號傳輸至相鄰站后,出現(xiàn)跳閘并將開關(guān)斷開,通過對雙邊聯(lián)跳的應用,使得一個發(fā)生正確跳閘后,另一個也隨之跳閘,為安全行駛提供保障。

      七、結(jié)束語

      綜上所述,現(xiàn)階段,仍然有各種短路、接地、過負荷故障出現(xiàn)在地鐵直流牽引變電配置的直流保護中,這些故障已經(jīng)基本被切除。對于國內(nèi)保護設備制造商而言,想要制造出廣泛使用的直流保護,還需要及時應用新工藝、新技術(shù),對地鐵變電形式進行創(chuàng)新,從而促進地鐵持續(xù)發(fā)展與不斷壯大。

      參考文獻

      [1]李慶臣,柏曉鶴.地鐵雜散電流對管道陰保的影響及措施[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量,2019,39(18):133-134.

      [2]劉路鵬,錢雪軍.地鐵電力調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的仿真及其應用[J].鐵路計算機應用,2020,29(07):62-66.

      [3]伍圣山.城市軌道交通DC1500 V供電系統(tǒng)分析[J].科技經(jīng)濟導刊,2019,27(14):97+3.

      [4]金雪豐,李正茂,胡振.基于時域微分的地鐵直流供電系統(tǒng)故障定位仿真[J].船電技術(shù),2017,37(04):67-70.

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