地鐵DC1500V牽引供電故障下的供電系統調整

凡濤

摘 要：本文結合無錫地鐵既有線DC1500V供電的事故案例及經驗，總結、分析直流開關繼電保護跳閘故障時的供電系統調整，和地鐵供電人一起分享，希望可以和大家一起努力提高地鐵供電管理的效率，減少供電設備故障對地鐵運行造成的影響。

關鍵詞：牽引供電 直流開關跳閘 繼電保護 故障影響 供電系統調整

因天氣、高架區段異物侵限、設備絕緣老化等多種不可控因素的影響，在地鐵日常運營過程常有發生直流開關保護跳閘的事故案例，對于各種類型的故障及采集到的信息，地鐵調度人員應不斷總結求真，根據經驗教訓來制定相應的應急預案，才能縮短直流供電設備故障對地鐵運營的影響。

一、直流牽引系統供電方式

無錫地鐵1號線一座牽引所內設兩臺并列運行的整流機組，而且相鄰牽引所的整流機組掛接在不同側的35KV母排上面。（如圖1所示）

二、整流機組故障時繼電保護動作及供電調整

1.整流機組設置的主要保護有：

電流速斷保護：可以保證用最短的動作時限，在保護范圍內的供電系統發生了嚴重的短路故障時，快速準確的把故障點切除，最大限度保證其他供電設備的正常運行。

零序過流保護：測量的是零序電流分量，在不對稱接地短路中，整流機組進線端的交流三項零序電流不為零。特別注意的是此保護只有在不對稱接地短路故障發生時才會動作。

2.整流機組故障繼電保護動作狀態：

開關動作情況：造成整流機組進線端121、123開關跳閘，聯跳整流機組饋線端直流進線201、202開關。

3.故障影響及供電調整：

故障影響：整流機組故障后，其繼電保護動作使整流機組退出運行，正線由雙邊供電改為相鄰牽混所通過故障所的直流1500V母排構成大雙邊供電，除造成列車網壓波動之外，對正線的列車運營基本沒有影響。

供電調整：拉開故障所整流機組進線端1211、1231刀閘，將整流機組改為冷備用狀態，維持當前大雙邊供電狀態至運營結束后做進一步處理。

三、直流進線端故障時繼電保護動作及供電調整

1.直流進線端設置的主要保護有：

大電流脫扣保護：通過實時測量流經斷路器的直流電流，當接地故障發生一瞬間會產生一個大電流，當這個短路電流值超過大電流脫扣的整定值時造成斷路器跳閘。

逆流保護：整流器內部短路造成設備內部出現低電位，直流正母排對該故障點產生電勢差導致逆向電流的產生。逆流保護裝置安裝后可以有效的防止因逆流而造成事故進一步擴大，避免對正線行車造成影響。

2.直流進線端故障繼電保護動作狀態：

開關動作情況：故障造成了直流進線201開關跳閘，從而聯跳了整流機組35KV側交流進線121開關。

3.故障影響及供電調整：

故障影響：一個直流進線開關故障跳閘后，聯跳其對應的35KV側交流進線開關，導致一臺整流機組退出運行，由本所另外一臺整流機組帶全所牽引負荷，正線接觸軌維持雙邊供電。

供電調整：拉開交流進線端1211刀閘，將跳閘整流機組改為冷備用狀態。經運營方試驗結果知曉，一臺整流機組的額定功率完全可以負擔無錫地鐵6分鐘間隔時的列車牽引功耗，所以可以維持當前供電狀態直運營結束后做進一步處理。

四、直流饋線端故障時繼電保護動作及供電調整

1.直流饋線斷設置的主要保護有：

di/dt+ΔI增量保護：DDL保護可以實時監控電流變化的走向和趨勢，它被設計通過分析△I（電流增量），t（電流增加持續的時間）和di/dt（電流上升率），來實現檢測遠距離短路故障的目的，大電流脫扣的整定值大于其故障電流整定值。

雙邊聯跳保護：這是直流1500V供電系統所獨有的一種保護，因為無錫地鐵采用的是接觸軌雙邊供電方式，如果接觸軌發生短路故障或EP-2框架保護動作那么接觸軌兩端的斷路器應該都被跳閘。因此采用向保護動作的對側斷路器發出聯跳信號的方式來保證跳閘的快速性和可靠性。

框架泄露保護：這是為了避免設備內部絕緣性能降低造成事故而設置，其中包含了電流框架保護（EP-1/EP-2）和電壓框架保護。電流框架保護測量的是設備外殼對接地端（即直流供電系統的接地極）的泄漏電流數值，電壓框架保護測量的是設備外殼與鋼軌（即直流供電系統負極）間的電壓數值。

2.直流饋線端di/dt+ΔI保護動作狀態

故障影響：直接導致故障所211開關跳閘，相鄰所213開關被聯跳，造成上行線的一個供電分區失電，會影響該供電分區內的列車運行。

供電調整：在失電供電分區列車休眠或收靴后進行試送電操作，視試送電的結果調整相應的供電方式。若為瞬時接地故障，跳閘兩端開關均試送成功，恢復正常雙邊供電方式；若跳閘導致一個斷路器故障，則恢復另一邊的斷路器帶電，調整失電供電分區為單邊供電方式；若跳閘兩端開關均試送失敗，將失電供電分區隔離并掛接地線準備實行搶修作業。

3.直流饋線端EP-2保護動作狀態：

受篇幅限制，此處僅舉EP-2保護動作一例說明框架保護動作時的處理辦法。

故障影響：故障所35KV交流進線121、123開關跳閘，1500V直流進線201、202開關跳閘，1500V直流饋線211、212、213、214開關跳閘，聯跳前端所213、214開關，聯跳后端所211、212開關。導致故障所相鄰的四個供電分區失電，影響正線列車的運行。

供電調整：在值守值班員就地將聯跳信號切除后，合上相鄰所的被聯跳1500V直流開關，調整失電供電分區為大雙邊供電；拉開故障所35KV1211、1231刀閘，將兩臺整流機組改為冷備用狀態，直至運營結束后做進一步處理。需要注意的是，框架保護的聯跳信號是一種自保持的持續信號，在就地切除該聯跳信號的發送極或者接受極之前，被聯跳的斷路器會因為一直處于鎖閉狀態而無法操作。

五、結語

地鐵DC1500V牽引供電故障下的判斷與分析，是廣大地鐵供電管理人員必須掌握的技術，這些技術是通過保護裝置跳閘時提供的故障報文及現場現象反饋等各種信息等不斷的積累、總結而得到的經驗，這些經驗能幫助供電專業搶修人員快速的找到故障點，及時切除故障點，縮短故障影響時間，保證地鐵低壓供電的持續、可靠運行。