地铁供电系统保护装置探讨

地铁供电系统保护装置探讨

张建友

天津市地下铁道运营有限公司天津300392

摘要：随着地铁工程建设的不断开展，我国的城市交通拥堵情况得到了显著的缓解。事实上，地铁交通在运行的过程中一方面为居民的出行提供了便利，但是另一方面由于受实际环境的限制，使得地铁安全事故频繁发生。为此，相关部门需要加强对地铁供电系统的监管力度，对供电设备的故障进行及时、妥善的处理，确保地铁运行的安全性和稳定性。在本文之中，主要是针对地铁供电系统保护装置探讨做出了全面的研究分析，并且在这个基础上提出了下文中的一些内容，希望能够给同行业工作的人员提供一定有价值的参考。

关键词：地铁供电；保护装置；分析

1导言

走行轨通常采用在走行轨与路基之间加装绝缘垫的方式安装。这种安装方法较容易实现，并且能够满足走行轨对结构地的绝缘要求和牢固强度。一般绝缘垫的厚度为1.5cm，故走行轨与建筑结构地之间的绝缘距离非常小，这使得走行轨对结构地绝缘水平较易受各方面因素的影响。如地铁列车行进过程中产生的导电粉尘、闸瓦灰、地面的积水、堆积的杂物等，均能够降低走行轨与结构地的绝缘水平。

2地铁供电系统变压器保护措施

2.1瓦斯保护

所谓的瓦斯保护，指的是通过对油箱中气体的流动速度以及数量进行控制和改变，进而实现对变压器的保护。目前，瓦斯保护措施在实际的运用过程中具有灵敏度高、安装方便等特点，故而获得了相关部门的青睐，并广泛地运用在油浸式变压器的保护中。一般而言，在进行变压器的瓦斯保护的过程中，需要将瓦斯保护装置安装在室外0.8MVA及以上或室内0.4MVA以上的油浸式变压器当中，从而以此为依托，有效地解决了油箱内部油面降低、短路的问题。此外，由于瓦斯保护装置在运行中无法直接反映出油箱外部的故障，故而在实际的操作过程中需要加强与纵联差动保护的结合使用。

2.2电流速断与纵联差动保护

众所周知，供电系统中变压器在运行过程中，一旦出现短路等问题，往往会导致整个供电系统处于崩溃状态。基于该问题，就需要相关部门以及人员在实际的操作过程中，加强电流速断与纵联差动的保护，进而实现对各类短路故障的保护。目前，纵联差动保护能够实现对稳态、暂态以及带制动特性3种情况下的差动保护。一般情况下，为了确保相关的保护措施得到妥善处理并提升相关效益，需要电力技术人员在过流时限大于0.5s的10MVA以下的变压器当中进行电流速断保护装置的安装，而纵联差动保护装置则需要安装在10MVA以上单独运行（6.3MVA以上并列运行）的变压器当中。

2.3变压器温度保护

相关的数据资料显示，在地铁供电系统变压器运行的过程中，由于变压器绕组间、层间短路，线圈接头焊接不良，长期超负荷运转，散热器故障等引起温度升高。一般而言，变压器温度的上升，会导致变压器绝缘性能降低，继而危及变压器的正常运行，更有可能会引发电力火灾，最终导致一系列损失的出现。为此，需要电力技术人员在实际的操作过程中确保变压器温度保护装置的可靠运行。在这一过程中，一方面需要电力技术人员在变压器中正确安装温度探头，从而实现对地铁供电系统变压器温度的准确掌控，并能够根据异常情况的实际发展情况采取有效的处理；另一方面可以加强对散热风机的安装和检查，确保变压器降温效果的提升，确保变压器的安全稳定运行。不仅如此，电力部门还需要加强对变压器的温度测控装置的检查和试验，在此过程中需要格外注意对二次回路绝缘性能的保障。

3两种保护装置的配合

3.1列车负荷过大

区段内同时有多列列车运行，列车负荷过大时，第三轨中的牵引电流瞬间增大且维持在高位，框架保护的电压元件与钢轨电位限制装置同时都监测到钢轨电位上升。由于此时直流牵引供电系统仍属正常运行情况，不允许中断地铁机车直流牵引电源，因此不允许框架保护电压元件动作。但是为了周围人员的安全，必须要将钢轨电位控制在允许范围内。此时为了防止框架保护的电压元件误动作，通常调整框架保护电压元件的整定值与钢轨电位限制装置的U＞＞＞一致或略高，并且框架保护电压元件动作时间的整定应长于钢轨电位限制装置的动作时间。这样就可以保证钢轨电位限制装置在框架保护的电压元件之前动作。在钢轨电位限制装置动作后，即将走行轨与结构地短接，走行轨与结构地之间的电压被降至0V附近，框架保护电压元件就监测不到超过定值的电压值，不会发出跳闸信号，就不会中断直流牵引供电。这样的配置关系既保证了人身的安全，同时又避免了因牵引网断电引发地铁运营中断的重大事件发生。

3.2第三轨对结构地或对走行轨发生短路故障

第三轨对结构地或对走行轨发生短路故障时，结构地与走行轨之间的电压被迅速抬升，框架保护的电压元件与钢轨电位限制装置同时都监测到钢轨电位上升。无论直流断路器的保护装置是否动作，钢轨电位限制装置因监测到过电压而动作，短接走行轨与结构地，不仅保证了轨道附近人员的安全，而且将短路效果进行了放大，形成了一个金属性的近端短路，使短路电流得到加强，促使直流断路器的保护装置加速动作。如果第三轨对结构地或对走行轨发生短路故障时，而此时钢轨电位限制装置的PLC死机，接触器拒动，当走行轨与结构地之间的电压继续快速上升达到双反晶闸管自行导通的电压值时，双反晶闸管支路导通，短接走行轨与结构地。不仅保证了轨道附近人员的安全，而且将短路效果进行了放大，形成了一个金属性的近端短路，使短路电流得到加强，促使直流断路器的保护装置加速动作。框架保护的电压元件的作用完全可以不计。

3.3直流设备内部发生短路故障

直流设备内部发生短路故障时，接地电流通过框架保护的电流元件流入结构地，再通过走行轨与结构地之间的过渡电阻回到走行轨（负极）。当接地电流达到整定值时启动时间计数器，在设定时限到达时动作，框架保护的电流元件动作将相应交、直流断路器跳闸，切除故障；同时钢轨电位限制装置也监测到负极与设备外壳间的电压值，钢轨电位限制装置动作，短接走行轨与结构地。不仅保证了附近人员的安全，而且将短路效果进行了放大，形成了一个金属性的近端短路，使短路电流得到加强，促使直流断路器的保护装置加速动作。框架保护的电压元件在当电压大于整定值时启动时间计数器，在设定时限到达时动作，此时故障已被框架保护的电流元件切除。因此框架保护的电压元件的作用完全可以不计。

4结论

综上所述，在地铁直流牵引供电系统中，钢轨电位限制装置完全可以替代框架保护的电压元件的功能。因此，设置有采用负逻辑控制、内含触发电路双反晶闸管的钢轨电位限制装置的地铁牵引变电站内完全不必重复安装框架保护的电压元件。这样，既可以降低投资，还可以简化保护定值的设置，避免由于两种保护定值配合不好或是框架保护电压元件误动作造成直流牵引系统供电中断而引发地铁停运的恶性事件，避免给地铁运营方带来巨大的社会负面影响。

参考文献

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