浅谈城市轨道交通牵引供电系统的继电保护配置

邓万财 刘小霞 廖 磊

（重庆公共运输职业学院，重庆402247）

1 牵引供电系统馈线保护要求

城市轨道交通牵引供电系统是城市轨道交通车辆运行信息传输与引导的前提，更是城市轨道交通系统功能持续利用的基础。根据已有牵引供电系统资料可知，其继电保护主要分为电流与电压两种方式，根据电网框架与作用的不同，保护方式的选择也需要进行适当调整。由此可见，在完整的牵引供电系统中，馈线保护方式不止一种，而从实际保护措施状况可知，多数供电系统多采用电流为主而电压为辅的保护措施。同样，根据以往故障资料可知，牵引供电系统保护措施必须满足过载电流保护装置反应灵敏，能够及时隔绝故障隐患的要求，才能确保供电系统运行质量不会受到影响，同时，还需要借助不同的供电方案与智能识别装置，提升电网管理工作的可控能力。

2 牵引供电系统保护设计分析

城市轨道交通牵引供电保护系统的设计应该将电流保护作为核心，将电压保护置于其次，并根据城市轨道交通电网运行稳定性要求提供适当的断路器装置，提供完善的备用电网系统，才能有效避免电力故障对供电系统的损害，使电力设备得到更全面的技术保障。在此期间，牵引供电系统保护设计工作应着重分析电力系统可能潜在的风险，并借助馈线措施判断常出现的故障部位与可能造成的功能性损害，才能确保断路器设置准确，能够在检测到过载电流的时迅速断开电力回流，以此避免电力设备受过载电流影响，出现损坏或事故风险。同时在设置整流回路断流器与直流馈线断流器过程中，还需要根据两种设备不同原理与作用进行深入分析，以避免安装错误的情况出现，影响城市轨道交通供电系统运行的稳定性。

首先，在城市轨道交通系统运行期间，如果电源系统跳闸，则城市轨道交通测量极易受到涌流的影响，从而在流经悬链线段时产生额外电流，如此便降低了断流器工作的质量。所以，在城市轨道交通牵引供电系统保护设计工作中，必须尽量提供系统保护措施，并加强电网系统监控水准，以此避免系统跳闸问题的出现。

其次，在供电系统保护期间，设计者应根据电网系统运行环境分析可能潜在的风险，并借助有机联系消除直流系统中可能出现短路的风险，才能避免过载电流等隐患出现，使供电系统运行得以保障。

最后，在常见故障位置，设计者应根据故障问题选择适宜的保护措施，确保直流供电系统不会受到外界环境等因素的影响，才能进一步确保城市轨道交通电网运行稳定，避免对城市轨道交通管理部门带来经济损失。

3 牵引供电系统继电保护分析

3.1 大电流脱扣继电保护

根据城市轨道交通牵引供电系统故障资劳可知，短路电流问题在系统中发生频率最高，并且潜在危害与伤害也最大，若不及时加以隔离保护，则势必会严重损伤电力设备，甚至直接影响城市轨道交通功能体系的正常使用。故而，在馈线保护时首先便要避免短路故障出现，而大电流脱扣保护装置便是借助断路器效应隔绝保护措施的一种手段。根据脱扣继电保护原理可知，当供电系统发生短路等其他故障时，断路器感应到大电流会自动跳闸，以此中断线路供电，避免对馈线造成损害。另外，从以往牵引供电系统故障来看，当直流断路器检测到线路瞬时电流大于额定要求时，能够在短时间内将线路系统电流截断，并及时将线路转为备用系统，以此保障城市轨道交通工作正常开展，如此也同样巩固了供电系统运行的稳定性。

3.2 过电流保护措施

根据过电流保护动作的时间，直流馈线保护系统可分为无延时过电流保护和延时过电流保护。两者之间最大的区别是是否存在设置的操作延迟值。无延时过电流保护不会设置动作延时值。其基本功能原理类似于大电流跳闸保护原理。一旦在运行期间检测到系统电流高于允许值，馈电开关将立即响应。它的总体保护时间和反应时间都很短。

延时过电流保护的电流设定值小于无延时过电流保护的电流设定值，但其工作时间较长。通常，延迟过电流保护应满足以下条件：i＞idtm 和t＞T0，其中T0 是延迟设置值。馈线的这种保护措施实际上是由保护控制单元确定的idtm 和T0 值。最重要的是idtm 的设置。通常，您可以通过分别设置idtm 的正值和负值来设置idtm 的值。当使用负值表示城市轨道交通的再生状态时，由于电源系统中的短路故障，反向电流会流经馈线柜。从公式可以看出，当电源系统中的电流在指定时间内超过其允许的最大电流值时，继电保护装置将立即响应，跳闸并清除故障。

3.3 电流上升率保护措施

电流上升率继电保护是用于城市轨道交通牵引系统中继电保护配置的两种最常用的继电保护之一。通常将此类继电保护的启动条件设置为电流上升率值，并且当其进入延迟阶段时将采取保护措施。一般来说，电流上升率保护主要适用于长距离非金属短路故障。

根据保护措施的特点，在城市轨道交通运行过程中，继电保护装置需要连续检测电流的上升速度，但是当检测到的电流的上升速度大于设定的起始值时，保护动作，保护动作开始。同时，应该注意的是，只有在延迟时间内整个电流上升率高于设定的保护动作开始值时，才可以开始保护动作，否则保护将恢复。

3.4 当前的增量保护措施

增量电流继电保护是用于城市轨道交通牵引系统的继电保护配置的另一种常用继电保护。这种继电保护与电流上升率保护相同。通常将启动条件设置为当前上升率值。当进入延迟阶段时，将采取保护措施。这种继电保护器主要用于短路非金属短路故障。

此外，使用这种类型的继电保护配置时，应注意的是，当电流上升率保护措施被激活时，电流上升率保护措施也已进入保护延迟阶段。电流增加量的计算机应该是电流增加量保护措施开始时的电量，并且电流增加量必须在保护措施开始之前的预定延迟时间内始终高于参考量。

4 优化城市轨道交通牵引供电系统继电保护技术的几点建议

4.1 绝缘子永久性破坏的保护方法

雷击事件发生后绝缘子有可能会被永久性破坏，这是因为绝缘子在遭受雷击时，它的电压一定会产生闪络现象，绝缘子闪络以后，它的工频就会被逐一烧毁，最后工频完全被破坏后绝缘子也就被永久破坏了。因此，如何在城市轨道交通牵引供电继电保护系统中解决绝缘子保护的问题是系统的核心问题，其重要性不言而喻。一般而言，系统经常采用如下方法对绝缘子进行保护，即在水平绝缘子和悬式绝缘子两端加装保护间隙，或者采用避雷针安插保护间隙的方法，这样一来就可以准确及时的定位雷击闪络，当雷击闪络发生时系统可以立刻对工频电弧进行有效疏导，最终起到保护绝缘子的作用。当然，这种保护方式也有其弊端，即雷击时会发生跳闸的现象，导致整个牵引供电继电保护系统失效。

4.2 注重雷电监测实行差异化继电保护

继电保护系统中的“防”指的是预防，也就是说系统要在雷击发生之前进行预警，要想达到这一目的，首先就要保证整个系统的自动化控制，其次要保证系统能够进行实时监测。继电保护系统的自动化控制技术可以由计算机系统来完成; 实时监测需要物联网系统来完成，其中传感器的适用性和准确性是系统的关键。

结束语

城市轨道交通牵引供电系统继电保护的有效落实，不但能够为城市轨道交通运行提供更加稳定且可靠的电力引导平台，避免电网故障对设备造成难以预估的损害，同时凭借系统保护措施与智能化元件，更可以增强电力线路的可控性，这保证了网格系统运行的质量。因此，在讨论城市轨道交通牵引供电系统继电保护时，必须弄清城市轨道交通牵引供电系统的常见问题和故障隐患，并提供适当的保护方案与断路器装置，才能为后续供电系统的正常使用提供全方面的技术保障。