地鐵直流牽引供電系統保護技術

范國榮

摘 要：地鐵直流牽引供電系統保護技術的有效落實，一方面能夠降低短路或斷路故障出現的概率，使線路內的電力設備得到保障，避免出現較大的經濟損害；另一方面，更憑借斷流器等裝置的利用，提升了供電系統運行的可控性，使地鐵供電系統構建的穩定性與可靠性得到提升。本文基于地鐵直流牽引供電系統保護技術展開分析，在明確保護與設計要求同時，期望為后續地鐵供電系統的構建提供良好參照。

關鍵詞：地鐵工程；直流牽引；供電系統；饋線保護技術

1 直流牽引供電系統饋線保護要求

地鐵直流牽引供電系統是地鐵車輛運行信息傳輸與引導的前提，更是地鐵系統功能持續利用的基礎。根據已有直流牽引供電系統資料可知，其保護技術主要分為電流與電壓兩種方式，根據電網框架與作用的不同，保護方式的選擇也需要進行適當調整。由此可見，在完整的直流牽引供電系統中，饋線保護方式不止一種，而從實際保護措施狀況可知，多數供電系統多采用電流為主而電壓為輔的保護措施。同樣，根據以往故障資料可知，直流牽引供電系統保護措施必須滿足過載電流保護裝置反應靈敏，能夠及時隔絕故障隱患的要求，才能確保供電系統運行質量不會受到影響，同時，還需要借助不同的供電方案與智能識別裝置，提升電網管理工作的可控能力。

2 直流牽引供電系統保護設計分析

地鐵直流牽引供電保護系統的設計應該將電流保護作為核心，將電壓保護置于其次，并根據地鐵電網運行穩定性要求提供適當的斷路器裝置，提供完善的備用電網系統，才能有效避免電力故障對供電系統的損害，使電力設備得到更全面的技術保障。在此期間，直流牽引供電系統保護設計工作應著重分析電力系統可能潛在的風險，并借助饋線措施判斷常出現的故障部位與可能造成的功能性損害，才能確保斷路器設置準確，能夠在檢測到過載電流的時迅速斷開電力回流，以此避免電力設備受過載電流影響，出現損壞或事故風險。同時在設置整流回路斷流器與直流饋線斷流器過程中，還需要根據兩種設備不同原理與作用進行深入分析，以避免安裝錯誤的情況出現，影響地鐵供電系統運行的穩定性。

首先，在地鐵系統運行過程中，若出現供電系統跳閘的狀況，則地鐵測量在經過接觸網分段時便極易受沖擊電流作用產生額外電流，使電網系統電壓增加，如此便降低了斷流器工作的質量。所以，在地鐵直流牽引供電系統保護設計工作中，必須盡量提供系統保護措施，并加強電網系統監控水準，以此避免系統跳閘問題的出現。

其次，在供電系統保護期間，設計者應根據電網系統運行環境分析可能潛在的風險，并借助有機聯系消除直流系統中可能出現短路的風險，才能避免過載電流等隱患出現，使供電系統運行得以保障。

最后，在常見故障位置，設計者應根據故障問題選擇適宜的保護措施，確保直流供電系統不會受到外界環境等因素的影響，才能進一步確保地鐵電網運行穩定，避免對地鐵管理部門帶來經濟損失。

3 直流牽引供電系統保護技術分析

3.1 大電流脫扣保護技術

根據地鐵直流牽引供電系統故障資勞可知，短路電流問題在系統中發生頻率最高，并且潛在危害與傷害也最大，若不及時加以隔離保護，則勢必會嚴重損傷電力設備，甚至直接影響地鐵功能體系的正常使用。故而，在饋線保護時首先便要避免短路故障出現，而大電流脫扣保護裝置便是借助斷路器效應隔絕保護措施的一種手段。根據脫扣保護技術原理可知，當供電系統發生短路等其他故障時，斷路器感應到大電流會自動跳閘，以此中斷線路供電，避免對饋線造成損害。另外，從以往直流牽引供電系統故障來看，當直流斷路器檢測到線路瞬時電流大于額定要求時，能夠在短時間內將線路系統電流截斷，并及時將線路轉為備用系統，以此保障地鐵工作正常開展，如此也同樣鞏固了供電系統運行的穩定性。

3.2 過流保護措施

直流饋線保護系統根據過流保護動作的時間可以分為無延時過流保護和延時過流保護，兩者最大的區別就是有沒有設定動作延時值。無延時過流保護不設定動作延時值，其基本作用原理和大電流脫扣保護原理相似，一旦檢測到系統的電流高于運行時允許的定值時，饋線開關立馬做出反應。其整個的保護時間和反應時間都較短。

延時過流保護的電流定值相對于無延時過流保護定值小，但其動作時限較長。一般情況下，延時過流保護應滿足以下條件：i>idtm且t>T0，其中T0為延時定值。該種對饋線的保護措施實際上是保護控制單元預先確定的idtm和T0值。其中最為關鍵的就是對idtm的設置，一般情況下，可以采用分別設定idtm正負值的方式設定其值。用負值表示地鐵再生狀態時，由于供電系統發生短路故障而使饋線柜流過的反方向電流。從公式可以看出，當供電系統內的電流在規定的時間內超過其允許的最大電流值時，繼電保護裝置就會立馬做出反應，產生跳閘并清除故障。

3.3 電流上升率保護措施

電流上升率保護技術是地鐵直流牽引系統饋線保護技術的兩種最常用的保護技術之一。這種保護技術的啟動條件通常都設定為一個電流上升率值，當進入到其延時階段時就會產生保護動作。一般而言，電流上升率保護主要適用于遠距離的非金屬性的短路故障。

根據保護措施特性可知，在地鐵運行過程中，繼電保護裝置需要對電流的上升率進行不間斷的檢測，但檢測的電流上升率大于設定的保護動作啟動值時，啟動保護動作。同時，需要注意的是，在延時階段內的整個電流上升率都高于設定的保護動作啟動值時才能夠啟動保護動作，否則保護就要返回。

3.4 電流增量保護措施

電流增量保護技術是地鐵直流牽引系統饋線保護技術的另外一種常用的保護技術。這種保護技術和電流上升率保護一樣，啟動條件通常都設定為一個電流上升率值，當進入到其延時階段時就會產生保護動作。這種保護技術主要應用于中近距離的非金屬性短路故障。

另外，使用該種饋線保護技術需要注意的是電流上升率保護措施啟動的同時電流增加率保護也進入到了保護延時階段。其電流增加量的計算機準應該是電流增加量保護措施啟動時的電量，電流上升量必須在預先規定的延時時間內始終高于基準量才會啟動保護措施。

4 結束語

地鐵直流牽引供電系統保護技術的有效落實，不但能夠為地鐵運行提供更加穩定且可靠的電力引導平臺，避免電網故障對設備造成難以預估的損害，同時憑借系統保護措施與智能化元件，更可以增強電力線路的可控性，由此保障電網系統運行的質量。故而，在論述地鐵直流牽引供電系統保護技術期間，必須明確地鐵地鐵直流牽引供電系統常見問題與故障風險，并提供適當的保護方案與斷路器裝置，才能為后續供電系統的正常使用提供全方面的技術保障。

參考文獻

[1]吳志鋒.地鐵直流牽引供電系統饋線的保護技術[J].工程技術：文摘版，2016（8）：00257-00257.

[2]溫曉荃.地鐵直流牽引供電系統饋線保護分析[J].大科技，2017（24）.

[3]徐小舟.地鐵直流牽引供電系統保護配合的探討[J].工程技術：文摘版，2016（5）：00044-00044.

[4]羅紫強.地鐵直流牽引供電系統電流變化率保護研究[J].工程技術：全文版，2016（7）：00158-00158.