現代有軌電車逆流故障跳閘分析研究

張梅

摘 要：天津濱海現代有軌電車既承載著開發區人口轉移的工作，又極大地提高了開發區城市形象。該文主要研究了天津濱海現代有軌電車車輛段牽引變電所逆流故障，并對逆流故障產生的原因進行了分析。

關鍵詞：整流柜 逆流保護 二極管

中圖分類號：TN108 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（a）-0050-02

在2臺或以上整流機組并列供電系統中，若某分臺直流母線或整流裝置內部直流母排出現短路故障時，經常會造成總母線向該故障點回饋電流，即形成逆流。在直流電壓較高的情況下，形成的逆流會使故障進一步擴大，甚至引起爆炸，不可避免會造成更大的損失。天津濱海現代有軌電車作為中國第一條投入商業運營的導軌電車線路，盡管逆流保護裝置得到了廣泛的應用，但如何快速準確檢測逆流故障變得尤為重要。

1 逆流保護的作用

安裝逆流保護裝置是為了有效防止因逆流而造成事故擴大的一種保護裝置，逆流保護裝置主要有逆流保護和正向過流保護兩個功能，該裝置由逆流專用傳感器、逆流檢測儀和專用電纜組成。

在軌道交通直流牽引供電系統中，逆流保護裝置一般安裝在負極柜內，主要是用于保護整流器的二極管。正常情況下，負極柜電流從線路流向機組，當電流從負極流出的時候，逆流保護裝置就會動作。

逆流保護具有以下特點：（1）有逆流保護和正向過流保護功能，能有效防止因逆流而造成的事故擴大，可以作為各分臺直流母線和整流裝置內部直流母排短路故障時的直流后備保護元件；（2）同時可以檢測正向過電流，在100%～150%范圍內供報警、保護使用；（3）檢測儀響應時間：<10 ms；（4）準確度2%；（5）逆流保護裝置帶動作指示顯示，手動恢復，以便于故障分析。

2 逆流保護的動作原理

2.1 雙機組變電所

天津現代有軌電車車輛段牽引變電所為雙機組，一旦二極管由于反向電壓過高而被擊穿，那么相鄰的機組和相鄰的牽引變電所就會通過此擊穿二極管構成回路，形成環流。如圖1所示，當1號整流器內部二極管被擊穿，那么2號機組就會通過擊穿二極管構成回路，電路從DS4流出，至750 V直流正母線，并從DS2流入1號機組，然后從DS1流出至負母線，再經DS3流回2號整流器的負極。此時，位于DS1下口的逆流檢測裝置就會檢測到逆流，給CB1、CB2、CB3和CB4發出跳閘信號，該變電所退出運行。

2.2 單機組變電所

天津現代有軌電車中的其中四座牽引變電所均為單機組，一旦整流器內二極管由于反向電壓過高而被擊穿，那么相鄰的牽引變電所就會通過此擊穿二極管構成回路，形成環流。如圖2所示，當1號整流器內部二極管被擊穿，那么2號機組就會通過該擊穿二極管構成回路，電流從DS3流出，至750 V直流正母線，然后經CB5流入接觸網，再從CB4流入至1號變電所750 V直流正母線，經DS2流進1號整流機組，從DS1流出至負母線和導向軌，再經2號變電所負母線和DS3流入2號整流機組的負極。此時，位于DS1下口的逆流檢測裝置就會檢測到逆流，并給CB1、CB3和CB4發出跳閘信號，該變電所退出運行。

3 故障原因解析

二極管被擊穿的主要原因是直流側電壓瞬間抬高，當然也不排除個別二極管的質量問題，電網電壓抬高的可能性有兩點，即10 kV電網電壓波動和車輛再生制動。

10 kV側電網電壓的不穩定，會造成直流側暫時的過電壓，如果二極管的過電壓吸收回路不能完全吸收這部分過電壓的話，可能會造成二極管反向擊穿的情況。

車輛制動分為兩種，即機械制動和電制動。一般來說，車輛優先采用的是電制動。當列車電制動時，車輛的電動機會變成發電機向電網反饋能量（如果車輛自帶吸收電阻的話，這部分能量將由車載吸收電阻來吸收，而不是反饋回電網）。當線路上有其他列車在取流時，就會吸收這部分反饋的能量。沒有其他車輛吸收時，這部分能量將會抬升電網電壓。通常情況下，車輛會自帶保護裝置。當電網電壓抬升到一定數值時（應當低于900 V），車輛主回路會自動與接觸網切斷電氣連接，車輛不再向電網反饋能量，同時電制動轉換為機械制動，這時電網電壓也就不會再繼續升高。

二極管被擊穿后或者使用了很長一段時間后，如果反向電阻低于一定值時，就應當更換，不能再繼續使用了。

4 結語

綜上所述，并結合現場情況，逆流動作后，手動復位并重新使用，變電所運行一切正常。那么有兩種情況：一是確實有過電壓造成了二極管反向短時擊穿，但擊穿后二極管仍然可以恢復使用；二是逆流保護為誤動作。因此，可繼續觀察有否該現象繼續出現，同時可請廠家現場調研，以便準確快速排除故障。

參考文獻

[1] 夏國輝.新編電工手冊[M].吉林延吉：延邊人民出版社，2001.

[2] 張美.一起整流器逆流保護動作引起的跳閘事件原因分析[J].科技風，2015（14）：30.