軌道交通線路測試與自動重合閘研究

王 宇，郝后堂，史澤兵，李肖博

0 引言

城市軌道交通普遍采用直流牽引供電系統，而直流牽引供電系統的短路保護不同于交流系統，交流電流存在過零點，電弧容易被熄滅，但直流牽引供電系統短路時產生的直流電弧，如不迅速切斷電源，就會長時間維持燃燒而不熄滅，其在軌道交通中的危害十分嚴重。故對牽引變電所直流側的保護而言，速動性為第一優先考慮要素，目的就是避免短路電流達到很大的值，達到迅速熄弧的目的。但直流牽引供電系統短路故障中，瞬時性故障占較大比例，因此直流牽引供電系統通常配置有自動重合閘以保障供電可靠性。

1 線路測試原理

對于非永久性短路故障，自動重合閘無疑是提高供電可靠性的重要手段，但不同于交流系統，直流斷路器的重合閘不允許帶故障試合后加速跳閘，那樣會造成斷路器壽命的較大損失，所以必須區分線路發生的短路故障是永久性的還是非永久性的，只有非永久性短路故障才允許重合閘，因此必須加裝線路測試功能，線路測試與自動重合閘保證了直流牽引饋線保護的選擇性與可靠性。

在未加裝線路測試系統中，分壓器、分流器、隔離放大器接線如圖1 所示。

圖1 軌道直流保護采樣電路圖

為了適應線路測試，做如下改動：在HSCB 閉合，Kt打開時，圖2 電路與圖1 電路完全相同，不影響正常采樣；在QF 跳開，Kt閉合時，等效電路如圖3。

圖2 帶線路測試功能采樣電路圖

如圖3 所示，改進后的電路優點：在正常工作狀態（HSCB 閉合、Kt打開），Rs的取樣電壓是直流母線電壓值，分流器的取樣電流是直流母線電流值；在線路測試狀態（HSCB 打開，Kt閉合），Rs的取樣電壓是電阻Rre兩端電壓，分流器的取樣電流是流經電阻Rre的電流。

圖3 線路測試等效電路圖

根據圖3 可計算出Rre：

當測得線路電阻Rre＞Rset時，則線路檢測通過，可以合閘。當測得線路電阻Rre不滿足線路檢測通過的條件，則不允許合閘。

啟動線路測試邏輯如圖4 所示。

圖4 啟動線路測試邏輯示意圖

啟動測試原則如下：

（1）不論HSCB 操作方式在“就地”位還是“遠方”位，只要輸入合閘命令，在HSCB 合閘前，裝置均發測試命令對線路進行測試。

（2）HSCB 操作方式在“就地”位，在HSCB跳閘后，線路測試不會自動啟動。要了解線路情況決定是否合閘，在需要合閘時，需人工啟動線路測試，裝置經一定延時后進行測試。

（3）HSCB 操作方式在“遠方”位，在HSCB跳閘后，線路測試自動啟動，但需經一定延時。

測試流程（圖5）如下：

（1）啟動測試后，如測得接觸網電壓Uf大于最小工作電壓Uflow，允許裝置直接合閘。

（2）啟動測試后，如測得接觸網電壓Uf小于饋電線路殘余電壓Ufr，啟動電阻測試；如測得線路剩余電阻Rre大于設定回路正常電阻Rset時，線路自動重合。該流程根據整定值測試M 次，測試結束后若裝置仍跳閘，測試停止且亮“閉鎖”燈。

（3）啟動測試后，如測得接觸網電壓Uf大于饋電線路殘余電壓Ufr，小于最小工作電壓Uflow，按設定值重復測試接觸網電壓N 次，測試結束仍不滿足重合閘條件，測試停止且亮“閉鎖”燈。

在“就地”狀態時，程序自動將M、N 值設置為1。

圖5 線路測試流程圖

2 線路測試與自動重合閘

自動重合閘流程如圖6 所示。

圖6 線路測試與重合閘配合原理圖

保護跳閘后，HSCB 打開，線路測試啟動流程判斷開始，如滿足線路測試啟動條件，進入線路測試流程，如經判斷線路跳閘為非短路性質，則允許HSCB 自動重合閘，啟動重合閘流程。在設定時間內允許重合閘設定值N 次，N 次測試結束后若重合閘仍不成功，則測試停止且亮“閉鎖”燈。

3 結語

本文對軌道交通系統中線路測試及自動重合閘原理進行了研究，對兩者之間的配合進行了說明。希望軌道交通管理人員及設計人員通過閱讀本文對線路測試及重合閘的相互配合有更加清楚的認識，對今后的工作起到一定的指導作用，避免發生影響機車運行的問題。

[1] 曹莉.城軌交通直流牽引饋線DDL 保護及其功能分析[J] .現代城市軌道交通，2008，4（4）：21.

[2] Siemens AG Transportation Systems Group.Traction power substation DC-switchgear section feeder protection principle function [Z].Germany，1998.

[3] 丁復華.地鐵牽引直流供電系統的電氣保護與定值[J].都市快軌交通，2005，18（4）：136.

[4] 丁麗娜，韓紅彬.地鐵直流牽引供電系統饋線保護方法研究[J].現代電子技術，2005，5（5）：38.

[5] 汪孔屏.淺談軌道交通直流牽引供電系統的構成及保護配置[J].上海電器技術，2003，4（4）：33.