地鐵第三軌小間距電分段保護(hù)研究

1、地鐵第三軌小間距電分段保護(hù)研究摘要：結(jié)合北京地鐵的實(shí)際情況及存在問題，提出了小間距電分段保護(hù)，并對小間距電分段保護(hù)進(jìn)展了詳細(xì)分析和闡述，為解決地鐵第三軌受流系統(tǒng)存在的問題提供理解決方法。關(guān)鍵詞：地鐵；牽引供電系統(tǒng)；電分段；保護(hù)0概述北京地鐵750v直流牽引供電系統(tǒng)采用第三軌導(dǎo)電軌受流方式，機(jī)車采用集電靴取流。北京地鐵采用vvvf機(jī)車，機(jī)車的兩側(cè)各設(shè)2個集電靴，且2個集電靴之間的間隔 為12.6，集電靴在電氣回路上是互相連通的。列車編組采用動拖編組形式。為了在故障情況下盡可能地縮小事故范圍、方便檢修及保護(hù)配合的需要，在牽引變電所出口處一般在列車進(jìn)站側(cè)設(shè)有電分段。電分段中段有3種類型：小間距電分段

2、、大間距電分段、中性短軌電分段。根據(jù)北京地鐵機(jī)車的實(shí)際情況，小間距電分段處的間距一般大于6.9而小于12.6；大間距電分段處的間距一般大于13；中性短軌電分段的中性段實(shí)際上為一個短軌，該短軌一般通過接觸器與導(dǎo)電軌相連，中性短軌與導(dǎo)電軌的間距一般根據(jù)機(jī)車集電靴的分布來確定。根據(jù)北京地鐵牽引供電系統(tǒng)的特點(diǎn)，下面對在不同運(yùn)行方式下的小間距電分段保護(hù)進(jìn)展分析和闡述。1小間距電分段保護(hù)1.1牽引供電臂正常雙邊供電時的保護(hù)如圖1所示，b1b4斷路器處于合閘位置，ds越區(qū)電動隔分開關(guān)處于分閘位置，機(jī)車通過電分段時機(jī)車集電靴將電分段短接，同時在變電所ssa與變電所ssb之間的直流供電區(qū)間發(fā)生了短路故障。正常情

3、況下，750v直流供電系統(tǒng)的相鄰2個牽引變電所對一個供電區(qū)間同時供電，實(shí)現(xiàn)正常雙邊供電。當(dāng)供電區(qū)間處發(fā)生短路故障時，保護(hù)裝置檢測到故障信號后跳本側(cè)斷路器，同時聯(lián)跳對側(cè)斷路器。由于雙邊聯(lián)跳回路的存在，彌補(bǔ)了750v直流系統(tǒng)末端短路時靈敏度不夠的問題。當(dāng)機(jī)車通過車站時，機(jī)車的集電靴搭接在電分段的兩端，即機(jī)車集電靴短接了電分段。位置檢出器ps檢測到機(jī)車位置信號后，閉合位置檢測器ps的輔助觸點(diǎn)，將變電所ssb兩側(cè)的雙邊聯(lián)跳回路自動連通。假設(shè)此時在f2處發(fā)生近端短路，f2短路點(diǎn)是變電所ssb近端故障，由于集電靴短接了電分段，此時流過b2的短路電流約為集電靴不短接電分段時的一半，但它仍在保護(hù)靈敏度范圍之內(nèi)

4、，b2保護(hù)裝置檢測到故障信號，保護(hù)動作跳開本側(cè)斷路器b2，同時聯(lián)跳鄰所對側(cè)斷路器b1、b3、b4；假設(shè)是f1處發(fā)生短路故障，f1短路點(diǎn)是變電所ssa近端故障，b1饋線保護(hù)裝置檢測到故障信號立即跳開b1、同時聯(lián)跳b2、b3、b4。斷路器保護(hù)跳閘后啟動自動重合閘，線路測試裝置測試線路是否有短路點(diǎn)，假設(shè)線路測試正常，延時重合饋線斷路器；假設(shè)線路測試發(fā)現(xiàn)存在短路點(diǎn)，饋線斷路器不重合。在線路測試過程中機(jī)車有可能因慣性滑過電分段，使無故障的供電區(qū)間的饋線斷路器重合閘成功，假設(shè)機(jī)車無法滑過電分段，那么只要故障不消除，饋線斷路器就不會重合。由于直流饋線斷路器之間設(shè)有雙邊聯(lián)跳保護(hù)，故能在最短的時間內(nèi)切除故障，同

5、時防止了因末端短路電流不滿足保護(hù)靈敏度的要求而無法正確動作的問題。假設(shè)直流饋線斷路器之間沒有雙邊聯(lián)跳保護(hù)，當(dāng)f1處發(fā)生短路故障，對變電所ssa來說f1是近端故障，流過b1的短路電流很大，b1饋線保護(hù)裝置檢測到故障信號立即斷開b1。但對變電所ssb來說f1是遠(yuǎn)端故障，末端的短路電流較小，另外由于機(jī)車集電靴短接電分段使流過b2的短路電流變得很小，尤其是在越區(qū)供電時這個問題更加突出，存在遠(yuǎn)端故障時不能滿足保護(hù)靈敏度要求的問題，導(dǎo)致保護(hù)不能動作，f1處的故障無法切除。因此，在750v直流供電系統(tǒng)中，雙邊聯(lián)跳保護(hù)能有效地解決保護(hù)靈敏度不夠的問題。1.2牽引供電臂越區(qū)供電時的保護(hù)如圖2所示，b1、b4、b

6、5、b6斷路器處于合閘位置，b3、b4斷路器處于分閘位置；變電所ssb和ss的ds越區(qū)電動隔分開關(guān)均處于合閘位置。機(jī)車通過變電所ss的電分段時機(jī)車集電靴將電分段短接，同時在變電所ssa與ss之間的直流越區(qū)供電區(qū)間發(fā)生了短路故障。當(dāng)牽引變電所ssb解列時，由相鄰的兩座牽引變電所ssa和ss越區(qū)供電。當(dāng)在f1處發(fā)生短路故障時，保護(hù)裝置檢測到故障信號后跳本側(cè)斷路器b1，同時聯(lián)跳鄰所對側(cè)斷路器b4。當(dāng)有機(jī)車通過，位置檢出器ps檢測到機(jī)車位置信號后，閉合位置檢測器ps的輔助觸點(diǎn)，將ss兩側(cè)的雙邊聯(lián)跳回路自動接通。假設(shè)此時在f2處發(fā)生近端短路時，保護(hù)跳閘斷開本側(cè)斷路器b4，同時聯(lián)跳鄰所斷路器b1、b6；假

7、設(shè)是f1處發(fā)生短路故障，保護(hù)跳閘斷開本側(cè)斷路器b1，同時聯(lián)跳b6。這樣，在最短的時間內(nèi)切除故障，使事故縮小到最小范圍。1.3牽引供電臂單邊供電時的保護(hù)如圖3所示，b1、b3、b4斷路器處于合閘位置，b3處于分閘位置；變電所ssb的ds越區(qū)電動隔分開關(guān)處于分閘位置。機(jī)車通過變電所ssb的電分段時機(jī)車集電靴將電分段短接，同時在變電所ssa的直流單邊供電區(qū)間發(fā)生了短路故障。當(dāng)牽引變電所ssa單邊供電，在f1處發(fā)生短路故障時，保護(hù)裝置檢測到故障信號后跳本側(cè)斷路器b1，快速切除故障。當(dāng)有機(jī)車通過，位置檢出器ps檢測到機(jī)車位置信號后，閉合位置檢測器ps的輔助觸點(diǎn)，將ssb兩側(cè)的雙邊聯(lián)跳回路自動接通。當(dāng)在供

8、電區(qū)間f1處發(fā)生短路時，保護(hù)跳閘斷開本側(cè)斷路器，同時聯(lián)跳鄰所斷路器，即b1、b3、b4均跳閘，快速切除故障，并使事故縮小到最小范圍。1.4供電區(qū)間檢修時的保護(hù)如圖4所示，b1、b2處于分閘位置，b3、b4處于合閘位置；變電所ssb的ds越區(qū)電動隔分開關(guān)處于分閘位置。變電所ssa和變電所ssb之間的供電區(qū)間處于故障維修狀態(tài)，此時當(dāng)有機(jī)車駛進(jìn)b站，一旦機(jī)車集電靴短接a電分段時，尚處于停電檢修狀態(tài)的供電區(qū)間帶電而造成短路故障使斷路器b3、b4跳閘，擴(kuò)大了事故范圍，同時會對維修人員造成生命危險。另外因電分段a端的電壓為零，電分段a端和端之間宏大的電壓差將會產(chǎn)生拉弧和燒損導(dǎo)電軌。為了防止這種事故，當(dāng)位置檢出器在機(jī)車誤進(jìn)車站時立即跳開斷路器b3，同時聯(lián)跳b4。2結(jié)論綜上所述，從理論分析的角度來看，小間距電分段保護(hù)不但能保證機(jī)車過分段時連續(xù)取流，而且能解決因機(jī)車連電引起的短路電流減孝保護(hù)靈敏度不夠、事故范圍擴(kuò)大的問題。