地铁直流牵引供电系统的接地保护

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1、地铁直流牵引供电系统的接地保护GroundingProtectionofDCSupplySystemforSubwayTraction北京市地铁总公司赵书民曾晶晶(北京100088)【摘要】基于地铁变电站直流电力设备的不同安装方式,介绍了地铁直流牵引供电系统几种不同的接地保护方式及其特性,指出了今后地铁直流接地保护的研究方向。【关键词】地铁供电设备直流接地保护综合一体化0前言地铁中所运行的直流供电设备的运行环境与地图1地铁直流接地保护方案面上的直流设备是不同的,除了自成一体的地下建筑结构外,大多数的地铁直流牵引供电系统以走行轨作为负极回流。因为走行轨与建筑结构之间呈低阻联接状态,这样

2、负极接地现象总是若隐若现地存在着,并构成了地铁特有的迷流现象。一般这种负极接地不会对设备和人身构成大的危害,但却是一个故障隐患,一旦发生正极接地就会通过“结构地”形成正负极短路故障,对设备和人身构成极大的危害。由于地铁的特殊环境,其牵引供电线路长,线路接地所形成的末端短路故障电流往往小于电力机车的启动电流。使用简单的整定值式的继电保护装置是无法保护线路接地故障的。因此,直流牵引供电系统接地故障保护装置的研究对地铁是十分必要的。图264ƒ64M接地保护路提供直流工作电源,64线圈是保护继电器,当接地故障发生时,起动相应的断路器跳闸回路;64M线圈则是监视继电器,故障时发出故障信号。正常

3、情况:64继电器不受电,常闭接点闭合;64M继电器受电,常开接点闭合。故障情况:①正母线接壳或接壳接地,壳对地电位升高,当升高值大于64继电器动作整定值,64受电并起动跳闸回路;64M失电释放发出报警信号。②负母线与设备外壳之间的绝缘1地铁直流接地保护配置如图1所示,目前国际、国内地铁所采用的直流接地保护,可分为变电站内直流电力设备接地保护和线路接地保护两部分,而电力设备接地保护方式又可根据设备的安装方法分成几类,分述如下。破坏而发生短接时,继电器64M的线圈即被短接,因此,继电器64M线圈失电释放发出报警信号。同理该装置也具有监视辅助电源失电及电力设备外壳对地绝缘层损坏的功能。2绝

4、缘安装方式及对应的接地保护将直流电力设备(包括与主回路有电气联接的3简单绝缘处理及电压、电流综合监控接地保护本方法实质上是一种非绝缘法安装,将直流供辅助设备)安装在与大地绝缘的地带或绝缘平台上,安装方法要满足国家电力部门绝缘法安装标准,铺设绝缘层、绝缘瓷瓶等,然后再设置接地保护系统。其直流接地保护系统的设置如图2所示。电设备与地之间做简单绝缘处理,然后设专用的接地导体将直流供电设备外壳接地。同时,在整个变电—27—交流220V电源通过桥式整流后向接地保护回1998年第6期中国电力第31卷站牵引直流系统统一设置电压、电流综合监控接地保护系统。如图3所示,它是由两部分组成:一个是电压监控

5、保护装置,用来保护直流馈电出口;另一个是电流监控保护装置,用来保护直流供电设备的柜体。它有如下几个特点:(1)电压监视控制装置。当直流供电出口的线路发生接地时,负母线对地电压升高。在此电压的作用下,经电压监控装置的检测处理,然后发出直流快速断路器分断指令,进而切断直流供电电源。(2)电流监视控制装置。直流供电设备的外壳通过专用的导体经分流器后接地。分流器向电流监控装置提供电压检测信号。当直流系统正极接壳接地时,在分流器中电流增大,分流器的输出电压值升高,电流监控装置的检测系统发出故障状态指令,并作用于直流开关的跳闸回路,进而切断电源。图4直接接地的安装及接地保护方式5站台设备的接地过

6、电压保护大多数城市地铁都采用三轨供电或接触网供电,并采用走行轨回流的供电方式(少数地铁采用第四轨回流)。按照国家标准《地铁直流牵引供电系统》的规定:直流馈电的正、负线均不接地,即地铁直流牵引供电系统的正、负极对地都应是绝缘的。但由于运行线路长、且地铁经过长期运行后,走行轨对地存在泄漏电阻,走行轨对地也就存在电位差,一般情况走行轨对地电位应小于60V,在轨道上运行的电力机车的车身与走行轨是同电位。当线路上发生三轨接地故障时,正极电位降低,走行轨对地电位升高,致使运行在线路上的机车车身带危险电压。为防止危险电压危及上、下地铁电动客车乘客的人身安全,在地铁车站站台上设置了保护措施,其保护措

7、施的方法主要有如下两种。(1)对车站站台进行绝缘处理当地铁直流供电系统发生正极接地故障时,使走行轨对地电压增大,此时地铁电动客车车体带危险电压,对乘客上、下列车构成触电危险。如果将车站靠隧道侧2m范围内的站台进行绝缘处理,上、下车人员将处在与大地绝缘的地带,即使接触车体,人体与车体也是处在等电位,不会发生危险。(2)在车站站台设置自复式过电压保护装置自复式过电压保护装置的接线、工作状态和使用要求如图5所示,在信号用阻抗变换器的中心安装电压监测装置。其中,V