浅探地铁直流牵引供电系统馈线的保护技术

张慧菂

摘要：我国的城市轨道交通发展迅速，但整个城市轨道体系的相关配置并没有完善，会对轨道交通的正常运行造成干扰。地铁牵引供电系统可以为地铁提供牵引用电，而直流馈线保护系统可以保护供电系统的正常运行，是地铁牵引供电系统的关键部位，在城市地铁运行领域对直流馈线保护系统的研究和完善，对地铁牵引供电系统的运行有重要作用，有助于城市轨道交通减少故障，运行顺畅。

关键词：地铁;直流;牵引供电系统;馈线保护技术

1地铁直流牵引供电系统的配置原则

在地铁直流牵引供电系统内部配置馈线保护装置或应用馈线保护技术时，需秉承以下原则：第一，简洁化，一般而言供电系统易发生短路故障、过流过压故障、超负荷故障等。一旦发生故障，将导致地铁出现故障障碍，以此影响正常运营秩序。而在短路故障中，要求馈线保护技术的实施能够高效的处理故障问题，促使供电系统及时恢复供电性能。故而要求馈线保护装置的配置更加简洁，避免加大地铁系统维修方成本，又或是加大难度;第二，均衡性，馈线保护技术的应用具体是为了实现供电系统传输信号的顺畅性。因此，在为馈线保护中，还应当充分结合供电系统的运行规律，为其选择适宜的馈线保护方法，在均衡配合的条件下，保证供电系统故障问题能够得到妥善解决。基于此，馈线保护应从上述两个方向，实现供电系统的安全稳定运行，使其持续获得电能，以免因系统故障，干扰正常的地铁调度。同时，还应结合故障类型给出对应的预警，提升系统运行可靠性。

2地铁直流牵引供电系统馈线保护技术要点

2.1大电流脱扣保护技术

地铁直流牵引供电系统中应用馈线保护技术时，其中大电流脱扣保护指的是在系统中形成短路故障时，立即借助断路器中的脱扣器，实现馈线中断，以此保证断路器在跳闸状态下，免受危害。事实上，之所以要在供电系统中应用馈线保护技术，主要是为了妥善应对短路故障、超负荷以及过压故障等。因其发生故障后，会对供电系统带来破坏，致使地铁无法获取持续稳定的供电电能，由此影响正常的运行秩序。例如短路故障中，在正负极短路或者正极与大地短路故障中，会形成超高电流，出现供电不稳定状况。一般在大电流脱扣保护技术中需要搭配脱扣器装置，实现电流值的合理控制，一旦超出额定值，脱扣器将进入启动环节，并在其操作下促使断路器发生跳闸。至于额定值的确定往往需要结合短路试验以及相关计算得出具体值，且一般在地铁常规启动电流与短路电流极限值之间。假设地铁供电系统中的变压器容量为1000kVA，短路试验中的短路电压6%，其线路长度为100m。此时针对短路故障进行分析时，应根据其电流值判定断路器脱扣器中需要达到的电流限定标准，即漏极电流与出线开关电流比值。

2.2过流保护技术

过流保护也是为了有效实现短路故障下传输线的合理化保护，避免出现超高电流，致使系统出现运行故障或引发更严重的问题。其中过流保护技术具体是采用延时保护与无延时保护两种方式，实施馈线保护。其中与上述提到的脱扣保护技术具有一定的相似性，也是在电流高于额定值后，馈线开关将显示启动状态。而无延时保护实践中无需设定延时动作，且在电流超过安全范围后，立即给出反馈，且保护定值略大。在系统中形成的电力数值在某个时间段内高于最大允许范围，则启动继电保护装置，此时断路器也会出现跳闸，以此消除短路故障。此外，在过流保护技术中还可搭配信息化馈线保护装置，在保护模块控制芯片以及电源监控部件的辅助下，促使供电系统馈线保护展现出真正价值，且效率更高，此种信息化保护手段的操作流程。通过对系统中的电流值进行采集，之后判定系统流经电流是否超过安全范围，此时可凭借判定结果决定是否启动馈线保护功能，这样才能更加全面的实现供电系统馈线的高效保护，其技术水平更高。

2.3电流增量保护技术

电流增量保护技术是采用电流上升率设定的方式，促使供电系统运行期间，结合电流上升率的具体变化情况确定是否响应馈线保护工作，一般对于短路故障较为适用。随着电流增量的调整，确定此时是否需要开启馈线保护装置。此外，此种保护技术与电流上升率保护基本相同。其中在电流上升率馈线保护技术中，馈线保护装置启动的唯一条件即为电流变化率超过定值，并且根据地铁运行时间的延长，电流上升率随着自身降低，而逐渐恢复原有状态，此时也将自动返回馈线保护功能。因此，在馈线保护中的灵活性更加突出，但应控制好引发故障的时间节点指标，避免发生安全事故。

2.4定时限过流保护技术

在地铁供电系统运行期间，馈线保护还可运用定时限过流保护，实现故障远程切除，避免因馈线保护响应周期较长，引起不必要的麻烦。其中定时限过流保护是结合馈线最大负荷设定电流整定值。随着动作延时的持续，地铁可在其启动或制动期间不引起馈线保护动作，这样才能相应减少误操作现象。例如某地区的电流整定值设计在3kA，且具有长达30s的延时。在供电系统运行中，若电流超过整定值的时间达到了30s，此时将启动馈线保护动作。若未达到30s延时标准，则视为未发生短路故障，也不会引起断路器跳闸。因此，定时限过流保护在地铁直流牵引供电系统馈线保护中，其适用范围广泛，利用延时达到精准化馈线保护目的，防止频繁误动，破坏系统稳定性。

2.5框架泄漏保护技术

在地铁供电系统中所发生的框架故障主要体现在开关设备柜处，在其出现过流现象时，会随着电流骤增，导致开关设备规出现损坏风险。因此，针对框架泄露进行馈线保护时，则从专门针对此处短路故障，提供必要的馈线保护，以此保证开关设备柜状态良好。首先，需要加强电力设备状态监测，判断是否出现电流变化，一旦超出事先设定好的电流标准范围，则启动保护动作，用于对电力设备连接导线实施可靠的保护。若在其运行过程中，供电系统未在监测环节出现过流现象，而设备开关柜出现异常，此时应当将产生的电流导入地下，即连接接地网，由此产生辅助效果，加快馈线保护启动速度，直到断路器跳闸，才能真正达到馈线保护目的，也能防止后续损坏加重。

2.6低电压保护技术

地铁供电系统中除了因电流引发的短路故障外，还包含电压故障。据此，应在系统馈线保护中应用低电压保护技术。其中满足馈线保护动作启动条件为：可允许最低电压产生时间高于系统中断时间，在其出现故障时，若持续时长低于最低电压工作周期，将进入低电压保护环节，确保故障出现以后，能够借此对其它馈线进行有效保护。在U<Umin时，U为系统输出电压，Umin为最小电压。供电系统馈线保护环节将呈现出延时趋势，且始终将输出电压控制在最小电压范围内，并给出启动馈线保护动作的信号，用于保证供电系统传输信号通畅。基于此，地铁要想在行进阶段保持稳定状态，应针对供电系统实施馈线保护，根据不同故障进行有效处理，便于优化地铁供电系统性能。

3结语

综上所述，地鐵直流牵引供电系统中，若能应用馈线保护技术，可有利于强化地铁运营效果，维持系统稳定性。据此，应从大电流脱扣保护、过流保护、电流增量保护、定时限过流保护、框架泄漏保护、低电压保护等技术手段，促使供电系统在馈线保护技术辅助下，保持良好的运行状态，继而保障地铁平稳行进。

参考文献：

[1]余龙，何远毫.地铁直流继电保护装置的电流保护模拟仿真系统[J].电气化铁道，2020，31（03）：62-64.

[2]王超峰.一种牵引供电系统直流馈线保护的准确设计[J].建筑电气，2019，38（05）：39-45.