淺析城市軌道交通接觸網失電故障判斷方法

摘?要：城市軌道交通牽引供電系統發生故障，勢必會導致正線接觸網失電，對軌道交通日常運營秩序造成極大影響。本文首先分析故障判斷的兩種方法，并通過不同故障情況對比兩種判斷方法的優劣性，確定對接觸網最優試送電方法。同時深入分析牽引變電所直流饋線斷路器繼電保護動作原理及保護范圍，輔助調度員迅速鎖定牽引供電系統故障點，提高電力調度員故障處置效率。

關鍵詞：軌道交通;供電故障;處置效率

一、 引言

城市軌道交通牽引供電系統給正線列車運行提供動力用電，若系統設備故障則會導致接觸網失電，勢必給軌道交通運營造成極大影響。此時電力調度員必須盡快找出故障點，及時、正確調整牽引供電系統運行方式，盡快恢復供電。其中掌握直流饋線斷路器繼電保護動作原理及保護范圍，并輔助接觸網分區試送電等方法，常作為電力調度員判斷故障點的重要依據。

二、 接觸網試送電方法

舉例：蘇州火車站牽混所211斷路器保護動作跳閘，聯跳陸慕牽混所213斷路器，自動重合閘失敗，接觸網A5分區失電。（注：蘇州火車站牽混所為有人值守所，饋線斷路器設置雙邊聯跳保護。故障發生后，電調會及時通知值守人員將饋線斷路器聯跳保護切除。）

（一）分段排除法

該方法通過對饋線斷路器（一般選擇被聯跳一側的斷路器）進行多次試送電，逐段排查故障點。具體操作流程如下：

（1）斷開蘇州火車站2111上網隔開，試合陸慕站213斷路器。

（2）若送電成功，則判斷為蘇州火車站211斷路器或211斷路器至2111上網隔開間電纜故障。

（3）若送電失敗，斷開陸慕站2131上網隔開，再次試合陸慕站213斷路器。

（4）若送電成功，則判斷為接觸網A5供電分區有故障。

（5）若送電失敗，則判斷為陸慕站213斷路器或213斷路器至2131上網隔開間電纜故障。

（二）分類排除法

該方法將接觸網供電回路分為饋線（斷路器、上網隔開及連接電纜）和接觸網兩部分，先判斷饋線部分是否存在故障，然后試合正常的饋線斷路器，對接觸網試送電，再判斷接觸網是否存在故障。具體操作流程如下：

（1）斷開陸慕2131上網隔開及蘇州火車站2111上網隔開后，分別對陸慕213斷路器及蘇州火車站211斷路器進行合閘，檢測斷路器是否存在故障。

（2）若兩臺斷路器均無故障，或其中一臺斷路器無故障，則合上正常斷路器（一般為聯跳斷路器，本案例中為陸慕213斷路器）對應的上網隔開，再次試合正常斷路器，對接觸網進行試送電。

（3）若送電成功，則可以確認接觸網無故障，故障原因可能是電客車。

三、 兩種判斷方法優劣性對比

為便于比較，我們只考慮設備本身動作次數及完成所需時間，不考慮調度員處置時其他時間。并設定斷路器或隔離開關從電調遠方發出分/合閘命令，到完成設備分/合閘動作，所需時間均為15秒。

綜合分析得出：分類排除法比分段排除法所用時間長，主要是因為分類排除法在判斷故障點時，在不對接觸網進行試送電的情況下，斷路器與隔離開關分合次數較多。而分段排除法可以將故障判斷與對接觸網試送電結合起來，節省處置時間，有利于提高故障處置效率。但是根據運營統計，正線接觸網因異物搭掛等原因導致的短路故障發生概率最高，如采用分段排除法，對故障接觸網試送電兩次，勢必會造成饋線斷路器和接觸網故障點嚴重燒傷。

四、 接觸網繼電保護類型

（一）大電流脫扣保護

大電流脫扣保護屬于直流快速斷路器自帶保護，無電流方向要求，無需輔助電源，可精確調整定值，脫扣迅速。大電流脫扣保護的這些特性，使其在發生接觸網近端短路故障和斷路器本體故障時能快速跳閘，迅速切斷故障。因此大電流脫扣保護常用于判斷接觸網近端短路故障和斷路器本體故障。

（二）ΔI和di/dt保護

ΔI和di/dt保護既能切除接觸網近端短路故障，也能切除故障電流較小的接觸網遠端短路故障。該保護克服了單獨di/dt保護受干擾而誤動，以及ΔI保護存在拒動現象的缺點，通過判斷故障電流的di/dt和ΔI及時間t之間的相互關系，來切斷短路大電流，實現保護功能。該保護動作特性分為兩部分，瞬時跳閘和延時跳閘，又稱作近端保護和遠端保護。

1. INS近端識別動作原理

當近端發生短路時，電流的瞬時增量及上升率一般較大，遠大于其他正常情況（如列車啟動時）的電流增量及上升率。當電流上升率di/dt達到di/dt_ins時開始啟動檢測。當電流上升率di/dt再次衰減到di/dt_ins時，如電流增量dI>dI_ins，保護啟動。

2. DEL遠端識別動作原理

DEL遠端識別動作原理較復雜，主要是因為遠端發生短路時，電流增量及上升率相對不大，為了保證選擇性，必須躲過列車啟動時的電流增量及上升率。

（三）定時限過電流保護和熱過負荷保護

定時限過電流保護可以認為是斷路器本體大電流脫扣保護的后備保護，分為瞬時過流保護和延時過電流保護。熱過負荷保護主要反映牽引供電回路中時間較長但超限不高的過電流，這類故障會導致電纜和接觸線長期過熱損壞，一般整定時間可達到幾分鐘到一小時不等。

綜上分析得出：

大電流脫扣保護是斷路器本體自帶的一種主保護，用以快速切除金屬性近端及斷路器本體短路故障。

ΔI和di/dt保護廣泛用于接觸網中遠端金屬性短路主保護，它能正確區分列車正常運行啟動電流和中遠端短路電流，主要用于切除大電流脫扣保護不能切除的故障，電流較小的近、中、遠端短路故障。

五、 結語

牽引供電系統發生短路故障，若電環調先根據斷路器繼電保護動作情況，判斷發生故障的大致位置，然后再通過對接觸網試送電，便能準確、高效鎖定牽引供電系統短路故障點，提高城市軌道交通電力調度員故障處置效率。

參考文獻：

[1]李建民.城市軌道交通供電導論[M].北京：機械工業出版社，2012.

作者簡介：劉小菲，蘇州市軌道交通集團有限公司運營一分公司。