城市轨道交通牵引供电系统保护方案

发表时间: 2019-05-14 10:45:49

作 者: 干式变压器温控器

来源: 福州英诺

  

城市轨道交通系统具有行车速度快、运量大、乘客体验舒适性较高等优点,不仅在缓解交通拥堵这个城市“顽疾”起到非常关键的作用,更是在节能减排降低环境污染保护环境等方面有突出作用。因此近年来,全球越来越多的城市都将建设城市轨道交通作为提升城市运输能力,缓解交通拥堵的有效措施。我国的轨道交通事业近年来也得到飞速发展。




  

  城市轨道交通供电系统由直流系统和交流系统两部分构成,具体主要由进线电源、变电所、牵引系统、整流系统、动力照明系统等构成。以贵阳轨道交通地铁一号线为例,它采用高、中压(110kV/35kV)两级电压集中供电的方式,即设置专用主变电所从电力系统外接入110kV 电源,经降压变电所降至 35kV 后向贵阳轨道交通一号线沿线的牵引变电所来进行供电。

  

  我国规范规定,城市轨道交通直流牵引供电系统有两种电压等级,即 DC750V 和 DC1500V 的供电方式。贵阳轨道交通一号线的供电系统从“安全、可靠、经济、实用”的角度出发,结合自身的实际情况,选择采用 DC1500V 架空接触网的供电方式。

  

城市轨道交通的供电系统一旦出现故障或中断就可能会造成重大事故甚至会危及乘客的生命财产安全,因此城市轨道交通能正常运营的前提和重要保证和前提就是高度可靠安全的电力供给保障。而为了保证供电的安全可靠性,防止供电系统运行过程中可能会出现的不正常运行状态或故障状态就必须对城市轨道交通供电系统配置完备的继电保护装置。对于整个城市轨道交通的牵引供电系统而言,继电保护配置在必须满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性四个继电保护基本原则的前提下还应力求经济合理。

  

交流保护城市轨道交通供电系统的交流部分


通常包含有外接电源接入电缆、主变电所、给线路提供电源的中压网,还包含了电力变压器和动力照明供电系统。如贵阳城市轨道交通一号线采用高、中压两级电压集中供电的方式,即采用外接 110kV 电源通过主变电所降压至 35kV再向一号线沿线的牵引变电所供电。对于交流系统而言一般须配置以下保护:过电流保护、限时速断电流保护、定时限过电流保护、零序电流保护,中压 35kV 母线需配置的过电压、欠电压保护等。如主变压器作为供电系统中重要的电力设备就需配置主变差动保护、电流速断保护、过流保护、零序保护以及变压器的非电量保护 ( 轻瓦斯保护、重瓦斯保护、温度保护、油位异常保护等)。其余线路需配置相应保护满足电力系统对保护的要求,由于和常规交流配置类似不再赘述。

  

直流保护城市轨道交通供电系统的直流部分


主要由整流机组、接触网装置、电缆、直流开关柜等构成。直流系统的继电保护正是城市轨道交通供电系统区别于常规变电所和变电厂的部分。对任何继电保护而言,都必须具备“可靠、灵敏、速动、选择”四个基本原则,对于直流部分而言速动性和可靠性同样重要,这是由于要求直流继电保护装置一旦检测到故障,保护就必须马上动作将故障切除、快速跳闸。直流系统中最常见且造成损失最严重就是短路故障,因此在配置继电保护装置时必须考虑保护间的相互配合,快速可靠的切除故障。

  

贵阳轨道交通一号线供电系统的直流保护主要有:

(1)整流机组保护。主要包括牵引变压器本体保护、电流速断保护、过电流保护、零序电流保护等。

(2)整流器内部保护。包括整流器温度保护、整流器过电压保护、整流器缺相保护等,以整流变压器为例,它的二次侧具有电压低但是电流较大的特点,通常不设置纵联差动保护,一旦整流机组内部发生短路时,会造成整个直流系统正、负母排之间的短路,这个巨大的电流也会造成母线、设备的严重损坏,因此一般情况下在配置电流速断保护的前提下必须与直流框架泄漏保护装置配合,在发生接地或弧光短路,使断路器分闸,而整流器本体一般设置整有流二极管保护、整流器交 / 直流侧过电压保护、整流器温度保护、整流器缺相保护来保证整流器的正常工作。

  

轨道交通供电系统直流馈线部分


(1)DC1500V 进线包括大电流脱扣保护(断路器本体保护)、过电流保护、逆流保护。

  

(2)DC1500V 馈线包括大电流脱扣保护(直流断路器本体保护)、DDL 保护 ( 电流上升率 di/dt 保护、电流增量 I 保护 )、过流保护、联跳保护、欠压保护、过负荷保护。如,大电流跳闸保护应避开列车正常启动的最大电流并与相邻供电区间的短路保护配合,可防止越区跳闸。DDL 保护主要反应电流变化趋势,能有效切除近端和远端的故障电流,同时还能区分非故障电流的干扰,因此已慢慢成为直流保护中的电流主保护。同时牵引变电所全所还设置了 1 套框架泄漏保护,该保护装置安装在负极柜中,它通过电流检测单元来检测电流并与电流速断保护配合,迅速跳开站内所有直流开关、交流侧开关并需人工复位才能重新合上。

  

通过对轨道交通一号线供电系统的交流和直流保护配置的简要分析,学习掌握继电保护配置方案及保护原理,对于城市轨道交通供电系统的故障检修有非常重要的指导意义,一旦发生故障能及时采取针对性的检修措施来快速排除故障,来保证城市轨道交通系统的运行正常稳定。


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