现代有轨电车逆流故障跳闸分析研究

张梅

摘 要：天津滨海现代有轨电车既承载着开发区人口转移的工作，又极大地提高了开发区城市形象。该文主要研究了天津濱海现代有轨电车车辆段牵引变电所逆流故障，并对逆流故障产生的原因进行了分析。

关键词：整流柜 逆流保护 二极管

中图分类号：TN108 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）05（a）-0050-02

在2台或以上整流机组并列供电系统中，若某分台直流母线或整流装置内部直流母排出现短路故障时，经常会造成总母线向该故障点回馈电流，即形成逆流。在直流电压较高的情况下，形成的逆流会使故障进一步扩大，甚至引起爆炸，不可避免会造成更大的损失。天津滨海现代有轨电车作为中国第一条投入商业运营的导轨电车线路，尽管逆流保护装置得到了广泛的应用，但如何快速准确检测逆流故障变得尤为重要。

1 逆流保护的作用

安装逆流保护装置是为了有效防止因逆流而造成事故扩大的一种保护装置，逆流保护装置主要有逆流保护和正向过流保护两个功能，该装置由逆流专用传感器、逆流检测仪和专用电缆组成。

在轨道交通直流牵引供电系统中，逆流保护装置一般安装在负极柜内，主要是用于保护整流器的二极管。正常情况下，负极柜电流从线路流向机组，当电流从负极流出的时候，逆流保护装置就会动作。

逆流保护具有以下特点：（1）有逆流保护和正向过流保护功能，能有效防止因逆流而造成的事故扩大，可以作为各分台直流母线和整流装置内部直流母排短路故障时的直流后备保护元件；（2）同时可以检测正向过电流，在100%～150%范围内供报警、保护使用；（3）检测仪响应时间：<10 ms；（4）准确度2%；（5）逆流保护装置带动作指示显示，手动恢复，以便于故障分析。

2 逆流保护的动作原理

2.1 双机组变电所

天津现代有轨电车车辆段牵引变电所为双机组，一旦二极管由于反向电压过高而被击穿，那么相邻的机组和相邻的牵引变电所就会通过此击穿二极管构成回路，形成环流。如图1所示，当1号整流器内部二极管被击穿，那么2号机组就会通过击穿二极管构成回路，电路从DS4流出，至750 V直流正母线，并从DS2流入1号机组，然后从DS1流出至负母线，再经DS3流回2号整流器的负极。此时，位于DS1下口的逆流检测装置就会检测到逆流，给CB1、CB2、CB3和CB4发出跳闸信号，该变电所退出运行。

2.2 单机组变电所

天津现代有轨电车中的其中四座牵引变电所均为单机组，一旦整流器内二极管由于反向电压过高而被击穿，那么相邻的牵引变电所就会通过此击穿二极管构成回路，形成环流。如图2所示，当1号整流器内部二极管被击穿，那么2号机组就会通过该击穿二极管构成回路，电流从DS3流出，至750 V直流正母线，然后经CB5流入接触网，再从CB4流入至1号变电所750 V直流正母线，经DS2流进1号整流机组，从DS1流出至负母线和导向轨，再经2号变电所负母线和DS3流入2号整流机组的负极。此时，位于DS1下口的逆流检测装置就会检测到逆流，并给CB1、CB3和CB4发出跳闸信号，该变电所退出运行。

3 故障原因解析

二极管被击穿的主要原因是直流侧电压瞬间抬高，当然也不排除个别二极管的质量问题，电网电压抬高的可能性有两点，即10 kV电网电压波动和车辆再生制动。

10 kV侧电网电压的不稳定，会造成直流侧暂时的过电压，如果二极管的过电压吸收回路不能完全吸收这部分过电压的话，可能会造成二极管反向击穿的情况。

车辆制动分为两种，即机械制动和电制动。一般来说，车辆优先采用的是电制动。当列车电制动时，车辆的电动机会变成发电机向电网反馈能量（如果车辆自带吸收电阻的话，这部分能量将由车载吸收电阻来吸收，而不是反馈回电网）。当线路上有其他列车在取流时，就会吸收这部分反馈的能量。没有其他车辆吸收时，这部分能量将会抬升电网电压。通常情况下，车辆会自带保护装置。当电网电压抬升到一定数值时（应当低于900 V），车辆主回路会自动与接触网切断电气连接，车辆不再向电网反馈能量，同时电制动转换为机械制动，这时电网电压也就不会再继续升高。

二极管被击穿后或者使用了很长一段时间后，如果反向电阻低于一定值时，就应当更换，不能再继续使用了。

4 结语

综上所述，并结合现场情况，逆流动作后，手动复位并重新使用，变电所运行一切正常。那么有两种情况：一是确实有过电压造成了二极管反向短时击穿，但击穿后二极管仍然可以恢复使用；二是逆流保护为误动作。因此，可继续观察有否该现象继续出现，同时可请厂家现场调研，以便准确快速排除故障。

参考文献

[1] 夏国辉.新编电工手册[M].吉林延吉：延边人民出版社，2001.

[2] 张美.一起整流器逆流保护动作引起的跳闸事件原因分析[J].科技风，2015（14）：30.