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1、城市轨道交通直流牵引供电网短路故障研究 摘要：在我国经济发展的推动之下，我国城市建设规模在逐渐地扩大，诸多大中城市轨道交通的规划以及建设已经成为百姓十分关心的问题。直流牵引系统的健康可靠地运行可以保障整个城市轨道交通安全畅通运行。基于此，本文简要论述了城市轨道交通直流牵引供电网短路故障的原因。关键词：城市轨道交通；直流牵引式；短路中图分类号：C913.32文献标识码：A引言做好城市轨道交通直流牵引供电网，不仅仅可实现车辆的跨线运行、将备用车数量不断减少，也可以减少车辆以及牵引供电系统设备的备品备件品种以及数量、可以方便备品备件的统一调配，此外，还可以便于车辆以及牵引
2、供电系统检修设施、人力资源的综合利用以及管理。一、轨道交通供电系统结构 1-城市电网2—主变电站3—直流牵引变电所4—馈电线5—接触网6—走行轨道7—回流线6图1地铁供电系统如图1地铁供电系统所示，地铁供电系统负责为车辆及供电设备提供动力能源，一般包括高压供电系统(外部电源，即城市电网提供的交流电源点如110kV：35kV或10kV等)和地铁内部供电系统2大部分。地铁内部供电系统由牵引供电系统和动力照明供电系统组成。牵引供电系统中的牵引变电所将三相高压交流电变成适合电动车辆运用的低压直流电，馈电系统再将牵引变电所的直流电送到接触网上，电动车辆通过受流器与接触
3、网接触而获得电能。。2、直流短路故障分析的工程意义直流牵引网线路保护是保障牵引系统安全运行的一个重要环节。与交流系统相比，直流牵引系统在结构、运行方式以及故障特征方面存在着较大的差异，使得直流牵引系统线路保护的实现也有其独特之处，需要具体问题具体分析。在地铁供电系统中，短路故障分析极其重要，通过它可以正确地进行设备选择，整定直流开关及保护装置，验证直流牵引供电系统运行的可靠性并校核测试段牵引直流回路的完整性。高速直流断路器作为大电流故障的主保护装置，隔断线路正负极间金属性或近端经小过渡电阻的大电流。6根据直流牵引系统的故障特点，当直流侧近端发生正负极直接金属性短路时，
4、电流上升率很大，故障电流甚至可高达到数万安培，此时直流断路器本体大电流脱扣须可靠、迅速地动作以切断故障电流。对于高速直流断路器本体大电流脱扣的整定，当采用双端供电方式时，其整定保护范围应该大于线路的一半，避开机车正常运行时可能产生的最大负荷电流峰值，并考虑一定的可靠性系数。从未来发展来看，为了减少地铁牵引供电系统内部故障，需要构建先进的城市轨道交通电力综合自动化。3、保护配置原则轨道交通直流牵引供电系统每个供电分区可以是单边供电、双边供电或大双边供电。当发生接触网故障时，不只是靠近短路点的2座牵引变电所向短路点供电，而是全线的牵引变电所都向短路点供电。因此直流牵引供电
5、系统的保护计算不能简单套用一般的交流系统保护计算方法，应根据直流牵引供电的特点整定计算。直流系统的多数保护都是为了切除正极对负极短路故障,一般为大电流脱扣、DDL-Delta-I保护,框架保护则是为了切除正极对地短路故障。2.1、大电流脱扣保护用以快速切除金属性近端短路故障,通过断路器内设置的脱扣器实现。一旦检测到瞬时短路电流超过保护定值,磁场产生的作用力将使断路器动、静触头迅速脱扣,使断路器跳闸,起到保护作用,其固有动作时间仅几毫秒,往往先于电流上升率及电流增量保护动作。2.2、di/dt和ΔI保护6两种保护相互配合使用,简称DDL-Delta-I,应用于中、远端短
6、路故障保护,既能切除近端短路电流,也能切除大电流脱扣保护不能切除的故障电流较小的远端短路故障,谁较早激活就由谁先出口跳闸。2.3、框架保护直流设备外壳即为框架,框架泄露保护由电流元件和电压元件组成。当任意一个直流设备内发生正极对外壳短路时,接地电流通过框架电流元件流入综合接地网,再通过钢轨与地之间的绝缘泄漏电阻回到钢轨(负极)。当接地电流超过整定值(80A)时,框架泄漏保护的电流元件迅速动作。电压元件检测设备外壳与直流设备负极之间的电位差,等价于钢轨和地之间的电压,与轨电位限制装置配合使用。6电压型框架保护定值和时间要与轨道电位限制装置相互配合，电压型框架保护的电压定
7、值和时间上迟后于轨道电位限制装置。电流型框架保护定值和时间要求，属于小电流接地故障，其电压和电流检测对故障点的定位都比较困难，选择性较差，电流元件动作说明有主绝缘击穿。一旦保护出口，整流机组高压侧断路器及所有直流断路器跳闸，并跳同一供电区的相邻牵引变电所直流断路器，同时闭锁本所、相邻牵引变电所直流断路器。电流元件由于灵敏度过高，可调整定值，定值为35～85 A，苏州轨道交通一号线框架保护定值为80 A，动作时限为0 s。电压型框架保护装置与轨道电位限制装置定值和时间配合的参数可供类似的工程借鉴4、直流系统短路故障原因牵引
