浅谈地铁直流牵引供电系统保护
浅谈地铁直流牵引供电系统保护
◆岳宏波 南京地下铁道运营分公司
【摘 要】随着地铁系统的快速发展,直流牵引供电系统得到了越来越广泛的应用,研制高性能和可靠的直流保护是十分紧迫的。本文介绍了地铁直流牵引供电系统中采用的几种直流馈线保护方法。
【关键词】直流 保护 地铁
随着我国国民经济的持续发展,城市交通日趋紧张。而地铁成为解决大中城市交通拥挤问题的最佳方案。在地铁牵引供电系统中有以下几种主要的直流馈线保护:大电流脱扣保护、di/dt电流上升率及电流增量保护、过流保护、双边联跳保互、接触网热过负荷保护、自动重合闸保护。针对目前国内地铁直流馈线保护方法不是很成熟,本文介绍了地铁直流牵引供电系统中采用的几种直流馈线保护方法,详细分析了大电流脱扣保护。di/dt电流上升率及电流增量保护、过流保护、双边联跳保护、接触网热过负荷保护,自动重合闸保护的基本保护原理,并举例说明了如何通过对电流上升率,电流增量I和电流上升持续时间t的测量来区分故障情况和正常运行情况。地铁直流牵引供电系统的保护,可以分为两部分:牵引整流机组保护和直流馈线保护。牵引供电系统保护的最大特点就是系统的“多电源”和保护的“多死区”。所谓多电源,既当牵引网发生短路时,并非仅双边供电两侧的牵引变电所向短路点供电,而是全线的牵引变电所皆通过牵引网向短路点供电。所谓多死区,是因牵引供电系统本身构成的特点和保护对象的特殊性而形成保护上的“死区”。任何保护的最基本要求就是当发生短路故障时,首先要迅速“切断电源”、“消除死区”,针对这两点,牵引供电系统除交流系统常用的保护外,还设置了牵引变电所内部联跳、牵引网双边联跳、di/dt△I等特殊保护措施,这就可以完全满足牵引供电系统发生故障时切断电源、消除死区的要求。
一、大电流脱扣保护
牵引供电系统可能发生各种故障和不正常运行状态,最常见的、同时也是最危险的故障就是发生各种形式的短路。当被保护线路上发生短路故障时,其主要特征就是电流增加和电压降低。利用这两个特征,可以构成电流电压保护。本文重点介绍馈线保护的主保护及后备保护。该保护属于开关自带,用于切断大的短路电流。大的短路电流对线路会造成巨大的损坏,故大的短路电流一出现应立即切断,其切断时刻应在其达到电流峰值之前。
二、电流上升率保护(di/dt)和电流增量保护(A I)
该保护作为地铁馈线保护的主保护,他既能切除近端短路电流,也能切除大电流脱扣保护不能切除的故障电流较小的远端短路故障。该保护克服了单独di/dt保护受干扰而误动,以及保护存在拒动现象的缺点。保护动作特性分为两部分,瞬时跳闸和延时跳闸,其中谁较早激活就由谁决定跳开高速直流断路器。延时跳闸元件主要起识别远端短路电流并跳闸的作用。保护原理是在运行当中,保护装置不断检测电流上升率。当电流上升率在给定的时间T1内高于保护设定的电流上升率F时,di/dt保护启动,进入延时阶段。若在整个延时阶段,电流的上升率都高于保护的整定值,则保护动作;若在延时的阶段,电流上升率回落到保护整定值之下,则保护返回。在di/dt保护启动的同时△I保护也启动进入保护延时阶段,从△I保护启动的时刻开始继电器以启动时刻的电流作为基准点计算相对电流增量。若电流上升率一直维持在di/dt保护整定值之上,在达到△I延时值后,电流增量达到△I保护整定值,则保护动作。在计算电流增量的过程中允许电流上升率在相对较短的时间内回落到di/dt保护整定值之下。只要这段时间不超过di/ dt返回延时整定值,则保护不返回;反之保护返回。是保护的动作特性。为△I延时整定值。当检测到的电流增量小于K时,可以肯定不是故障情况;若大于K则有可能是故障情况,需检测其他参数(如t或)来进一步判断。对于远端故障电流由于其上升的速率比近端的慢,峰值也小很多,通常与列车启动或通过接触网分段时的电流瞬时峰值相近,甚至小于该电流。所以远端故障电流与列车启动电流的区分是变电所直流保护的难点。
三、过流保护
可作为上述两种保护的后备保护。在保护控制单元预先整定电流值和时间值。当通过直流馈线短路的电流值在预先设定的时间内超过预订值时,过流保护装置动作使直流馈线断路器跳闸来清除故障。
四、双边联跳保护
双边联跳保护是为了更加安全的向接触网供电,在故障情况下确保相邻变电所可靠跳闸而增设的后备跳闸装置。在无故障的情况下,两变电所同时向接触网供电,如果有短路情况发生,则距离短路点较近变电所A的馈线保护的出/dt瞬时保护或速断保护先动作,同时向本站联跳装置发一个跳闸信号,并通过站间联络向另一变电所联跳装置发送跳闸信号,较远变电所B经过一段延时,通过di/df延时保护或过流保护也动作,但是比联跳装置的跳闸信号先动作。这种情况联跳作为后备保护。在故障情况下,变电所B退出运行并通过隔离开关由相邻变电所C越区供电时,同样还是上述情况,变电所A的保护先动作,由于短路点距变电所C较远,该变电所相应保护可能不动作(视短路情况),而联跳装置则比较可靠,只要变电所A保护跳闸,变电所C经变电所B接收跳闸信号,使开关跳闸,此时双边联跳保护就比较重要。
五、接触网热过负荷保护
该保护作为电流上升率保护的辅助保护,当直流线路处于过负荷状态时,即使没有任何短路故障发生,接触线或进线电缆的温度也会上升,当热过负荷电流流过时,该电流虽不至引起巨大的破坏,但此电流持续时间长了,其产生的热量会超过某些薄弱设备所允许的发热量,引起这些设备不同程度的损坏。动作原理是接触网热过负荷保护主要是根据接触网的电阻率、电阻率修正系数、长度、横截面积、电流,计算出接触网的发热量,再根据接触网和空气的比热等热负荷特性及通风量等环境条件,由经验公式给出接触网的电缆温度。当测量的电缆温度超出规定值便发出报警,跳闸命令,从而达到保护接触网的目的。该保护的对象是接触网。接触线有其自身固有的热特性,是一条以电流为变量的反时限曲线。这就要求保护装置整定的曲线与接触线的固有曲线进行配合。同时,保护装置的整定曲线还应与馈线的电流保护进行配合。
六、自动重合闸
使用自动重合闸的目的是为了在瞬时性故障消除后使线路重新投入运行,从而在最短的时间内恢复整个系统的正常运行状态。对于直流牵引系统,经常会发生短路而使过流脱扣器经常动作。但由于大部分短路故障是短暂的,所以使用自动重合闸系统可提高系统的可靠性。断路器每隔一段时间(时间长短可调节)重合闸一次。如果重合闸的次数超过预定的次数,合闸仍不成功,则认为是永久性故障,闭锁重合闸回路。
综上所述,地铁直流馈线保护还可能有框架泄漏保护、定时限过流DMT保护,反时限过流保护、低电压保护、过电压保护、AU保护等。对于一个具体的直流牵引供电系统,应根据系统的实际情况考虑各种因素来设计直流馈线保护方案。
参考文献:
[1]张秀峰.王毅非.地铁馈线电流增量保护[J]西南(上转337页)
太阳能替代锅炉在洗浴系统节能改造
◆肖伟杰 周全智 王林涛 张 珉 山东黄金矿业(莱州)三山岛金矿
【摘 要】本文介绍了三山岛金矿利用太阳能替代锅炉加热在洗浴系统进行的节能改造。改造后,冬春季采用蒸汽锅炉加热,夏秋季采用太阳能加热,阴雨天配合电加热。既保证了职工洗浴的需要,又达到了节能减排、安全生产的目的。本项目既节约能源,又减少废气废渣的排放量,属于清洁能源应用。每年产生可观的经济效益。可以在相关的矿山企业推广应用,推动节能减排工作的开展。
【关键词】太阳能 洗浴系统 节能改造
一、三山岛金矿洗浴系统现状
1.锅炉情况。矿区锅炉房共有3台锅炉,正常情况下2台4吨锅炉供暖及洗澡水加热,1台2吨锅炉用于夏季洗澡水加热。
2.供汽管路及加热设施。从锅炉房出来一条主管路,主管路都带有办公场所和工作厂房,这样的结果是需要供暖的同时供洗澡用汽,产生管路热量资源浪费。蒸汽直接加热洗澡水,造成水质不洁净,不符合洗澡水卫生要求。
二、系统节能改造构思
利用太阳能供热水满足洗浴用水,淋浴用热水要求按45℃设计,定时供水。采用真空管太阳能中央热水工程,阴雨天利用电加热辅助,利用原有热水箱,新增一个水箱采用温差循环太阳能热水,通过智能化的控制器,实现太阳能系统的非定温直接供水、循环加热等。全自动运行,无须专人值守,管路利用原管路加以改造。
三、设计方案
①正常情况下,太阳能温差循环加热;②太阳能不足时,辅助电加热与太阳能非定温供水,P LC控制器将随时监测、控制储热水箱水位、水温;③采用加压供水循环供热水或自然压力供热水系统;④通过电控箱显示仪随时观察到储热水箱的热水温度和水量;⑤具有自动上水(水位控制、定时控制)、故障自动检测排除、自动电加热(温控加热、定时加热)、防干烧保护、自动控制热交换循环泵、增加泵、管道循环泵等功能。
四、设计简要计算
1.太阳能采光面积产水量确定。按华北地区每㎡太阳能,在正常晴天无云的条件下(太阳辐射量≥17MJ/㎡),每㎡太阳能每天可产45℃热水(16℃冷水时),夏季80—120kg;春秋季60—80kg;真空管冬季30—40kg。按春秋季用热水量设计,每人每天按50kg水计算,600人须用热水30吨,须配置375㎡太阳能集热器。
2.储热水箱容量及电加热的确定。使用北京天普GZ—2.4工程用真空管集热器模块共需156块;储热水箱按30吨设计,可利用原有水箱,新增一个20吨储热水箱。电加热功率按90K W设计。
正常情况下,若使1吨水在1小时内水温升高10℃需配置12K W 的电加热,温升30℃须3小时,考虑到电加热功率越大启动电流越大,对配电设备造成的危害越大,故配置电加热的功率较低,并延长加热时间。电加热元件采用不绣钢加热管,控制柜使用优质电控元件,并加装防漏电防干烧装置,确保系统的安全行和使用寿命,电器安装严格按照国家标准进行操作。
3.太阳集热水器选型。目前国内使用的太阳能集热器主要有平板集热器、真空管集热器、热管集热器。平板集热器不防冻,一般只在春、夏、秋三季使用;真空管集热器在零18℃条件下,仍可产生热水,可一年四季使用,是目前普遍使用的产品;热管集热器可在零下40℃条件下使用但其冷凝端(加热端)表面积仅是真空管的百分之一,易结水垢,换热效果不如真空管,适合在北方高寒地区使用。莱州地区冬季虽结冰,但一般在零下18℃以上,全年使用,选择真空管集热器。
采用真空管集热器竖置摆放,容易解决真空玻璃管的易破碎问题。根据经验,当采用￠5831800真空管竖放时,真空玻璃管不易破碎,切四季能自动跟踪阳光,因此,选用北京天普生产的GZ—2.4工程用真空管集热器模块,它已实现标准化、模块化,由12支￠5831800真空管组成。
4.水泵、电磁阀。循环水泵选用国产优质系列热水泵,安装时加装旁通管道及手动阀进行流量调节,水泵应注意防潮。本工程水泵为一备一用。
电磁阀选用韩国UN I—D进口2W400—32型大口径直开式无压电磁阀,阻力小密封性好寿命长。在电磁阀的进水口前应加装过虑器,前后应假装手动阀,当其发生故障时手动工作,电磁阀为一备一用。
5.管路、集热器支架及基础。管路一般采用内衬不锈钢PPR管,保温采用8公分新型聚乙烯、聚氨脂发泡保温。
支架采用方钢、4公分国际角钢。槽钢等现场焊接,外做防腐处理(两遍防绣,两遍银粉)。支架基础采用预制的水泥墩,可建在屋顶的防水层上,不应破坏屋面的防水层和建筑的辅助设施,基础的高度应考虑日后的屋面维修。
6.系统的防雷点、防风载。系统应与建筑物的避雷系统相连或按照国家标准增设避雷设施系统的室外部分在三山岛地区经受12级风载设计。
五、实施方式
本项目是我矿消化吸收国内利用太阳能系统节能降耗的先进经验,结合我矿实际状况,经过多方沟通论证提出的可行性方案。实施过程中外协施工队安装,共同进行了调试。
改造后,既保证了职工洗浴的需要,又达到了节能减排、安全生产的目的,节能效果显著。一是每年可节约煤炭、电费、人力等资金48万元;二是减少了锅炉S O2排放量,降低了污染;三是减少蒸汽锅炉的工作时间,达到了节能减排、安全生产的目。
改进太阳能供水洗澡共计费用45万元左右,而锅炉供水费用48. 57万元/年。所以改用太阳能后,一是节约了成本,当年可基本收回成本,而且当年可节约成本4万元,以后每年可节约资金46万元。二是每年3月16日-11月15日8个月时间,锅炉工可从事其他工作,提高了劳动生产率;三是减少了锅炉S O2排放量,降低了污染;四是减少蒸汽锅炉的工作时间,保证安全生产。
(下接371页)交通大学学报1997(1).
[2]丘玉蓉.田胜利.地铁直流1500V开关柜框架泄漏保护探讨[J]电力系统自动化2001(25).
[3]王景涛等.城市轨道直流系统双边联跳装置的原理与调试[J]电气化铁道2001(1).
[4]董斌.地铁直流牵引供电系统中的di/dt和保护[J]机车电传动2003(3).
[5]蔡彬.陈德桂.城市轨道交通直流供电的控制和保护系统[J]低压电器2000(6).
[6]徐劲松.高劲.江平等.浅析地铁直流牵引变电所的保护原理[J]电气化铁道2003(6).
[7]陈生贵.卢继平.王维庆.电力系统继电保护[M]重庆大学出版社2003.
[8]王晓红.地铁直流馈线保护研究[D]西南交通大学2002.
[9]郑瞳炽.城市轨道交通牵引供电系统[M]中国铁道出版社2000.
[10]周捷.宋云翔.徐劲松等.直流牵引供电系统的微机保护测控探讨[J]电网技术2002(12).
地铁牵引供电系统
地铁牵引供电系统保护 来源：中国论文下载中心 [ 08-12-11 10:20:00 ] 作者：黄德胜编辑：studa0714 【摘要】作者根据自己的实践经验，提出牵引变电所两种不可或缺的保护：牵引变电所内部联跳、因馈线开关没有远后备保护，故应设开关失灵拒动保护。迅速切断电源是一切继电保护的最终目的，直流电路尤其如此。为迅速切断电源，在短路电流上升过程中将其遮断，是直流保护应当遵循的基本原则。文中分析了三种保护上“死区”形成的原因，为使馈线开关保护更加完善，直流馈线应设开关失灵拒动保护，以使列车运行更加安全。 【关键词】牵引变电所内部联跳馈线开关开关失灵拒动短路电流死区。 一、概述 地铁直流牵引供电系统的保护,可以分为两部分:牵引整流机组保护和直流馈线保护。牵引供电系统保护的最大特点就是系统的“多电源”和保护的“多死区”。所谓多电源, 既当牵引网发生短路时, 并非仅双边供电两侧的牵引变电所向短路点供电, 而是全线的牵引变电所皆通过牵引网向短路点供电。所谓多死区, 是因牵引供电系统本身构成的特点和保护对象的特殊性而形成保护上的“死区”。任何保护的最基本要求就是当发生短路故障时, 首先要迅速“切断电源”、“消除死区”, 针对这两点, 牵引供电系统除交流系统常用的保护外, 还设置了牵引变电所内部联跳、牵引网双边联跳、di/dt △I 等特殊保护措施, 这就可以完全满足牵引供电系统发生故障时切断电源、消除死区的要求。对任何供电系统的继电保护而言, 可靠性总是第一位的, 而对直流牵引供电系统, 速动性可以看成和可靠性是同等重要的, 所以直流侧保护皆采用毫秒级的电器保护设备, 如直流快速断路器、di/dt △I 保护等, 目的就是在直流短路电流上升过程中将其遮断, 不允许短路电流到达稳态值。至于选择性, 在直流牵引供电系统中则处于次要位置, 其保护的设置应是“宁可误动作, 不可不动作”。误动作可以用自动重合闸进行矫正; 不动作则很可怕, 因为牵引供电系统短路时产生的直流电弧, 如不迅速切断电源，电弧可以长时间维持燃烧而不熄灭; 而交流电弧则不同, 其电压可以过零而自动熄灭。 关于地铁牵引供电系统的常用保护，已为业内人士所熟知，这里不再多作介绍。下面谈一下容易被人忽视的两种保护。 二、引变电所内部联跳保护 牵引变电所内部联跳的定义：当发生短路故障引起两台整流机组直流引入断路器或交流断路器同时跳闸时，应迅速跳掉全部直流馈线断路器，以及时切断电源。见图（01）
地铁1号线供电系统设计
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 工作总结 地铁牵引供电系统设计 分校（站、点）：国顺 年级、专业：08秋机电一体化 教育层次：大专 学生姓名：朱臻 指导教师：李杰 完成日期： aufwiedesan
目录 一、牵引站一次系统 (3) 二、牵引供电系统各主要设备介绍 (5) (一）交流系统 (5) (二）整流器 (6) (三）直流高速断路器 (9) (四）中央信号屏…………………………………………………………………… 11 参考文献…………………………………………………………………………… 14 致谢……………………………………………………………………………… 15
地铁牵引供电系统设计 随着城市的发展,轨道交通越来越离不开人们的日常生活,上海地铁的客流也与日聚增,而供电系统在整个地铁运营中则起着举足轻重的作用。地铁供电系统主要可分为：主变电系统,牵引供电系统和车站及附属设备供电系统(降压站)三大部分,主变电系统就是将电网的110KV高压电转换为33KV 和10KV供牵引和降压站。牵引供电系统(以下简称牵引站)要求：供电安全系数高，能适应地铁列车大密度、高频率启动和制动，相邻供电区域间必须没有无电区域。因此，上海地铁采用了33KV的交流高压电通过整流器转为1500V的直流电并送到触网为列车供电技术。下面就以92年建成的地铁一号线衡山路牵引站为例作一下系统的介绍。 一、牵引站一次系统 地铁供电系统不同于一般的工业和民用电,属于一级负荷,对安全性和可靠性有着较高的要求,所以牵引站也是按照上述要求来设计的。衡山路牵引站33kv有两条回路供电,分别是上衡牵和广衡牵33KV进线开关,平时上衡牵运行,广衡牵作备用：采用西门子公司制造的GIS(六氟化硫全封闭高压开关柜)组合式开关柜,比传统高压柜占地面积小,可靠性高,维护工作也大大减少。 本牵引站由两台4.4MVA整流变压器将33KV降到1220V并送往整流器,采用干式双绕组变压器,一次侧为Dd0接法,有利于简少谐波干扰；二次侧为DY5接法利用三角形和星形互差30度的特点组成交流6相整流电路通过整流以后得到12脉波直流电,比一般三相6脉波整流电路大大减少了脉动系
地铁直流牵引供电系统馈线保护方法研究.
现代电子技术年第期总第期!通信与信息技术" 地铁直流牵引供电系统馈线保护方法研究 丁丽娜!韩红彬 西南交通大学电气工程学院" 摘 四川成都 #$%%&$’ 要(针对目前国内地铁直流馈线保护方法不是很成熟!本文介绍了地铁直流牵引供电系统中采用的几种直流馈线 保护方法!详细分析了大电流脱扣保护)*电流上升率及电流增量保护.过流保护.双边联跳保护.接触网热过负荷保,+*-护!自动重合闸保护的基本保护原理!并举例说明了如何通过对电流上升率!电流增量/和电流上升持续时间-的测量来区分故障情况和正常运行情况)为地铁馈线保护的配置提供了理论基础) 关键词(馈线0直流0保护0地铁 3 中图分类号(12&$45 文献标识码(6文章编号($%%&8&2%%:’%%5%&9" ;<=<>?@ABCD?BE<@EFBCG 地铁直流牵引供电系统保护王振朴 发表时间：2019-04-11T11:20:09.453Z 来源：《基层建设》2019年第3期作者：王振朴 [导读] 摘要：近年来，随着我国经济的发展和综合国力的不断增强，我国的科学技术水平不断的提升，这促使了地铁开始广泛的在我国的各个城市开始使用，使得地铁越来越成为城市交通不可或缺的工具。 石家庄市轨道交通有限责任公司河北石家庄 050000 摘要：近年来，随着我国经济的发展和综合国力的不断增强，我国的科学技术水平不断的提升，这促使了地铁开始广泛的在我国的各个城市开始使用，使得地铁越来越成为城市交通不可或缺的工具。在地铁的使用过程中，直流牵引供电是地铁正常运行的关键，在很大程度上决定着地铁运行中供电的安全性和可靠性。因此，加强对于地铁直流牵引供电系统的重视程度至关重要。本研究便是从这个角度出发，对地铁直流牵引供电系统保护进行简要的概述，并将重点阐述牵引变电所内的直流主保护、死区的形成以及地铁直流牵引供电系统保护的方式。 关键词：地铁；直流牵引供电；系统保护 前言： 随着地铁在各个城市的广泛普及，如何更好的保证地铁行驶过程中供电的安全性和可靠性成为相关研究人员以及广大公民非常关注的问题。目前地铁上广泛使用的供电方式为地铁直流牵引供电，因此为了对地铁供电有更好的了解，更进一步的促进我国地铁供电系统的发展，对于直流牵引供电系统的故障形式、存在的问题、死区的形成进行深度的学习至关重要，并且要对地铁牵引变电所内的直流主保护和地铁直流牵引供电系统保护的方式有深入的了解。 1.地铁直流牵引供电系统保护概述 1.1 牵引变电所内的直流系统的故障形式 牵引变电所内的直流系统发生的故障的形式主要包括短路故障、过压故障以及过负荷故障等，其中短路故障是最基本的一种故障形式，对于地铁直流牵引供电系统的运行产生着非常大的影响。一般来说，在地铁运行的过程中，为了保障地铁运行的安全性和可靠性，要尽可能的消除故障，这就要求在短路故障发生时，要采取合理及时的措施将短路区域的死区尽可能的消除，并且要关闭短路地区的电源。由于牵引变电所内的直流系统是多电源多死区的，这就给地铁运行过程中的短路故障的消除增加了难度，因此，如何快速准确的消除短路故障成为地铁直流牵引供电系统保护故障消除的关键问题。 1.2 地铁直流牵引供电系统保护存在的问题 目前我国的地铁直流牵引供电系统保护已经发展的非常的成熟，在很大程度上促进了我国地铁的发展，但是其仍然存在着一些问题需要解决。比如，当多辆地铁在相隔较短的时间内启动时，地铁直流牵引供电系统保护可能会出现跳闸现象，其主要原因是因为当一辆地铁启动时，地铁直流牵引供电系统保护中的电流会上升，这时地铁直流牵引供电系统保护会进行限流保护，如果在限流保护的时间段内另一辆地铁开始启动，则可能因为电流过大而造成地铁直流牵引供电系统保护跳闸。目前这个问题得到了相关研究人员的广泛关注，但是还没有找到合适的解决方案。 2.牵引变电所内的直流主保护 2.1 电流上升率保护 在地铁牵引变电所内的直流主保护中，电流上升率保护是非常关键的一项。所谓电流上升率保护，是一种广泛的应用在中端短路主保护和远端短路主保护中的保护方式，其能够准确的辨别出地铁运行过程中的中端电流、远端电流和正常电流，因此广泛的应用在中端短路故障和远端短路故障的消除过程中，为地铁的正常运行发挥着重要的作用。一般来说，随着地铁运行时间的增加，近端短路电流、中端短路电流、远端短路电流以及受电弓过接触网分段都会增加，但是增加的速度不尽相同，这也是牵引变电所内的直流主保护判断是否发生跳闸的主要依据。 2.2 大电流脱扣保护 除了电流上升率保护外，在地铁牵引变电所内的直流主保护中还有非常关键的一项就是大电流脱扣保护。一般来说，大电流脱扣保护主要应用在近端短路故障中，其工作的主要原理是在断路器内设置相应的短路故障保护系统，即设置一种脱扣方式来对短路故障进行判断和保护，当流经的电流超过相应的设定值时，脱扣器会判定出电流故障，然后进行跳闸来保护供电系统。在脱扣器工作的过程中，设置的跳闸设定值一般是根据实验和计算分析得到的比较合理的数值，这样才能够保证脱扣器跳闸的合理性。 3.死区的形成 3.1 大双边供电死区发生在中点附近 在地铁的直流牵引供电系统保护中，由于供电的方式、供电的保护方式等的不同，地铁直流牵引供电系统保护的死区的形成也是不相同的，其中主要的一种形成的死区就是发生在中点附近的大双边供电死区。实际上，由于双边供电的本身特性，大双边供电一般是不会发生死区的，因为当其中的一边发生故障时，另一边就会自动进行保护跳闸，从而防止了大双边供电死区的发生。但是，如果采用大电流双边供电，跳闸保护装置的反应时间不足就容易导致大双边供电死区的发生，并且这个供电死区一般发生在中点附近。 3.2 单边供电死区发生在末端 在地铁的直流牵引供电系统保护中，另外一种常见的死区就是发生在末端的单边供电死区。一般来说，单边供电死区的范围与地铁直流牵引供电的供电距离以及开关的整定值有关，并且是正相关的关系，即当地铁直流牵引供电的供电距离较小时，单边供电死区的范围就较小，当地铁直流牵引供电的供电距离较大时，单边供电死区的范围就较大；当地铁直流牵引供电的开关的整定值较小时，单边供电死区的范围就较小，当地铁直流牵引供电的开关的整定值较大时，单边供电死区的范围就较大。因此，在地铁的直流牵引供电系统保护中，要注意对于地铁直流牵引供电的供电距离以及开关的整定值的设置 3.3 地铁主保护不能断弧形成的死区 除了以上两点外，在地铁的直流牵引供电系统保护中还有一个非常常见的死区形式就是地铁主保护不能断弧形成的死区。地铁主保护不能断弧形成的死区的范围为整个地铁空间，所以这种死区的形成对于乘客的生命安全会造成很大的威胁，因此在地铁运行的过程中，要尽可能的采取措施来避免这种死区的产生，这就要求地铁直流牵引供电系统保护中各个单元的相互协调和配合。一般来说，地铁直流牵引 地铁牵引供电系统运行仿真的研究 发表时间：2017-10-23T14:11:00.087Z 来源：《电力设备》2017年第17期作者：何涛李培强[导读] 摘要：介绍了地铁牵引供电系统的构成，并阐述了24脉波整流器的工作原理，并基于Matlab/Simulink仿真软件，对系统进行电气建模。所建模型包括牵引变压器、接触网、制动斩波、逆变电路等单元，控制方法采用恒压频比的V/F方法，通过列车在不同的运行状态下，列车牵引电机的转速和牵引变电站的取流的变化规律验证模型的准确性和有效性。 （福建工程学院信息科学与工程学院福建福州 350118） 摘要：介绍了地铁牵引供电系统的构成，并阐述了24脉波整流器的工作原理，并基于Matlab/Simulink仿真软件，对系统进行电气建模。所建模型包括牵引变压器、接触网、制动斩波、逆变电路等单元，控制方法采用恒压频比的V/F方法，通过列车在不同的运行状态下，列车牵引电机的转速和牵引变电站的取流的变化规律验证模型的准确性和有效性。关键词：牵引供电系统；24脉波整流；V/F控制 引言 由于地铁牵引供电系统的特殊性，输电线路以及机车运行方式多样，采取大规模的试验研究方法不仅会消耗大量的财力和物力，而且往往会受各方面因素的制约而难以实施。计算机仿真软件不仅可以降低研发的危险性和开支，还可以模拟试验无法进行的列车运行状态，为研究整个系统提供了有力的支持。 地铁牵引供电系统主要包括：牵引变电所、牵引网和电动车组，其中牵引网由馈电线、接触网、走行轨及回流线等构成。牵引变电所是地铁牵引供电系统的核心，将35KV或者10KV三相高压交流电变成1500V或者750V低压直流电。馈电线将牵引变电所的直流电送到接触网上，电动车辆通过其受电弓与接触网的直接接触而获得电能，走行轨构成牵引供电回路的一部分，回流线将轨道回流引向牵引变电所。 1.地铁牵引供电系统建模 1.1牵引变电所建模 牵引变电站的交直流变换过程是地铁牵引供电系统中的关键环节。它一般采用两台牵引变压器和四台整流器构成整流机组将外部电源接入的中压35KV或者10KV交流电转换成1500V或者750V直流电。本文以地铁牵引供电系统中的10KV等级牵引变压器为例，其连接方式是Dy11d0：将一次侧绕组接成三角形分别移相+7.5°和-7.5°，二次侧绕组分别接成星型和三角形。 目前为了提高直流电的供电质量，尽可能的减少谐波对电网的影响，地铁大多数采用等效12脉波或者24脉波整流器。每台整流变压器由两个6脉波桥式整流器以并联方式来构成12脉波桥式整流器。而24脉波整流器则由两个12脉波整流器并联组成。通过在Matlab/Simulink 环境下建立牵引变压器模型和整流器模型，采用两台整流机组并联运行构成二十四脉波整器，通过牵引变压器空载输出电压可计算整流机组输出的空载直流电压为： Ud-整流机组空载输出电压；p-整流器脉波数；U2-牵引变压器空载输出电压。空载电压波形在一个交流周期内脉动24次，每个波动的间隔为15°。整流机组输出的空载直流电压为825V，与计算所得的输出电压基本相符。 1.2接触网建模 在Matlab/Simulink仿真模型中，一般利用Pi Section Line模块来构建作为直流输电线路的接触网。本文通过改变列车受电弓与牵引变电所之间接触网的阻值来模拟列车的运行动态。 1.3地铁机车及传动系统建模 地铁机车负荷主要包括机车牵引负荷（三相交流牵引电机）、机车辅助负荷、车厢负荷三部分构成。由于机车牵引负荷占总负荷的约80%，因此本文的列车模型以牵引电机为主体，它还包括逆变电路单元、滤波单元、以及制动单元模块。 1.4基于稳态模型的恒压频比的控制策略 基于文章篇幅的限制，本文采用交流电机变频调速最基本的控制方式----恒压频比控制。为了在调速中有效利用电机，在整个调速范围内的电机的气隙磁场都应保持适当的强度。磁场过弱或者过于饱和都不能充分利用电机。三相异步电机定子绕组每相感应感应电动势的有效值为 式中Ψg为气隙磁链。由式（3）可知气隙磁链与Eg/ f1成正比，也就是说只要协调好控制电压和频率便达到控制气隙磁场的目的。本文只考虑基频以下的调速，此刻定子阻抗压降较小时可认定电压幅值Us≈Eg，因此Us/f1=常值时便可近似的认为气隙磁链不变。 2.地铁牵引供电系统仿真模型 地铁牵引变电站的站间距离一般为0.8km-3km左右，机车通过该距离所需要的时间在1min-5min。在此区间内，机车首先启动加速行驶，在达到一定速度时采用惰行方式滑行，最后采用制动方式停车进站。地铁机车在稳态运行时采用双边供电回路，因此基于之前介绍的各个模块单元，通过Matlab/Simulink搭建成电路单元并进行封装，最后组成能够模拟列车稳态运行的直流牵引供电系统。 3.仿真结果及分析 3.1 仿真结果 由于实际情况和研究重点的限制，本文在仿真中做了如下假设： 地铁直流牵引供电系统 地铁直流牵引供电系统GB 10411--89 1 主题内容与适用范围 1.1 主题内容 本标准规定了地铁直流牵引供电系统中供电制式、牵引电压等级、变电所及接触网德各项性能指标和设备运行指标等。 1.2 本标准适用于城市地铁德直流牵引供电系统。 2 引用标准 GB 5951 城市无轨电车供电系统 GBJ 54 低压配电装置及线路设计规范 GBJ 62 工业与民用电力装置德继电保护和自动装置设计规范 GBJ 64 工业与民用电力装置德电压保护设计规范 3 术语 3.1 供电、馈电 在城市地铁牵引供电系统中，通常将交、直流配电系统称为供电，仅直流配电称为馈电。 3.2 系统最高电压 指系统正常运行时，在任何时间内，系统中任何一点上出现德最低电压。不包括系统德暂时状态和异常电压。 3.3 系统最低电压 指系统正常运行时，在任何时间内，系统中任何一点上出现德最低电压。不包括系统德暂时状态和异常电压。 3.4 设备最高电压 指系统正常运行时，设备所承受德最高运行电压。 3.5 供电制式 指系统中采用的电流制、馈电方式及电压等级等。 3.6 牵引变电所 供给地铁一定区段内直流牵引电能的变电所。 3.7 整流机组 整流器与牵引变压器组合在一起的电流变换设备。 3.8 整流机组负荷等级 根据负荷曲线的性质特征所划分的整流机过载能力等级。 3.9 接触网最小短路电流 在最小运行方式下，接触网中离馈入点最远端发生正负极间短路的电流。 3.10 接触网最大短路电流 在最大运行方式下，接触网馈入点处发生正负极间短路时的电流。 3.11 未端电压 接触网中离馈入点最远端的电压。 3.12 馈线 从牵引变电所向接触网输送直流电的馈电线。 3.13 双边馈电 一个馈电区间由相邻牵引变电所各经一路馈线同时馈电。 浅谈地铁直流牵引供电系统保护 ◆岳宏波 南京地下铁道运营分公司 【摘 要】随着地铁系统的快速发展,直流牵引供电系统得到了越来越广泛的应用,研制高性能和可靠的直流保护是十分紧迫的。本文介绍了地铁直流牵引供电系统中采用的几种直流馈线保护方法。 【关键词】直流 保护 地铁 随着我国国民经济的持续发展,城市交通日趋紧张。而地铁成为解决大中城市交通拥挤问题的最佳方案。在地铁牵引供电系统中有以下几种主要的直流馈线保护:大电流脱扣保护、di/dt电流上升率及电流增量保护、过流保护、双边联跳保互、接触网热过负荷保护、自动重合闸保护。针对目前国内地铁直流馈线保护方法不是很成熟,本文介绍了地铁直流牵引供电系统中采用的几种直流馈线保护方法,详细分析了大电流脱扣保护。di/dt电流上升率及电流增量保护、过流保护、双边联跳保护、接触网热过负荷保护,自动重合闸保护的基本保护原理,并举例说明了如何通过对电流上升率,电流增量I和电流上升持续时间t的测量来区分故障情况和正常运行情况。地铁直流牵引供电系统的保护,可以分为两部分:牵引整流机组保护和直流馈线保护。牵引供电系统保护的最大特点就是系统的“多电源”和保护的“多死区”。所谓多电源,既当牵引网发生短路时,并非仅双边供电两侧的牵引变电所向短路点供电,而是全线的牵引变电所皆通过牵引网向短路点供电。所谓多死区,是因牵引供电系统本身构成的特点和保护对象的特殊性而形成保护上的“死区”。任何保护的最基本要求就是当发生短路故障时,首先要迅速“切断电源”、“消除死区”,针对这两点,牵引供电系统除交流系统常用的保护外,还设置了牵引变电所内部联跳、牵引网双边联跳、di/dt△I等特殊保护措施,这就可以完全满足牵引供电系统发生故障时切断电源、消除死区的要求。 一、大电流脱扣保护 牵引供电系统可能发生各种故障和不正常运行状态,最常见的、同时也是最危险的故障就是发生各种形式的短路。当被保护线路上发生短路故障时,其主要特征就是电流增加和电压降低。利用这两个特征,可以构成电流电压保护。本文重点介绍馈线保护的主保护及后备保护。该保护属于开关自带,用于切断大的短路电流。大的短路电流对线路会造成巨大的损坏,故大的短路电流一出现应立即切断,其切断时刻应在其达到电流峰值之前。 二、电流上升率保护(di/dt)和电流增量保护(A I) 该保护作为地铁馈线保护的主保护,他既能切除近端短路电流,也能切除大电流脱扣保护不能切除的故障电流较小的远端短路故障。该保护克服了单独di/dt保护受干扰而误动,以及保护存在拒动现象的缺点。保护动作特性分为两部分,瞬时跳闸和延时跳闸,其中谁较早激活就由谁决定跳开高速直流断路器。延时跳闸元件主要起识别远端短路电流并跳闸的作用。保护原理是在运行当中,保护装置不断检测电流上升率。当电流上升率在给定的时间T1内高于保护设定的电流上升率F时,di/dt保护启动,进入延时阶段。若在整个延时阶段,电流的上升率都高于保护的整定值,则保护动作;若在延时的阶段,电流上升率回落到保护整定值之下,则保护返回。在di/dt保护启动的同时△I保护也启动进入保护延时阶段,从△I保护启动的时刻开始继电器以启动时刻的电流作为基准点计算相对电流增量。若电流上升率一直维持在di/dt保护整定值之上,在达到△I延时值后,电流增量达到△I保护整定值,则保护动作。在计算电流增量的过程中允许电流上升率在相对较短的时间内回落到di/dt保护整定值之下。只要这段时间不超过di/ dt返回延时整定值,则保护不返回;反之保护返回。是保护的动作特性。为△I延时整定值。当检测到的电流增量小于K时,可以肯定不是故障情况;若大于K则有可能是故障情况,需检测其他参数(如t或)来进一步判断。对于远端故障电流由于其上升的速率比近端的慢,峰值也小很多,通常与列车启动或通过接触网分段时的电流瞬时峰值相近,甚至小于该电流。所以远端故障电流与列车启动电流的区分是变电所直流保护的难点。 三、过流保护 可作为上述两种保护的后备保护。在保护控制单元预先整定电流值和时间值。当通过直流馈线短路的电流值在预先设定的时间内超过预订值时,过流保护装置动作使直流馈线断路器跳闸来清除故障。 四、双边联跳保护 双边联跳保护是为了更加安全的向接触网供电,在故障情况下确保相邻变电所可靠跳闸而增设的后备跳闸装置。在无故障的情况下,两变电所同时向接触网供电,如果有短路情况发生,则距离短路点较近变电所A的馈线保护的出/dt瞬时保护或速断保护先动作,同时向本站联跳装置发一个跳闸信号,并通过站间联络向另一变电所联跳装置发送跳闸信号,较远变电所B经过一段延时,通过di/df延时保护或过流保护也动作,但是比联跳装置的跳闸信号先动作。这种情况联跳作为后备保护。在故障情况下,变电所B退出运行并通过隔离开关由相邻变电所C越区供电时,同样还是上述情况,变电所A的保护先动作,由于短路点距变电所C较远,该变电所相应保护可能不动作(视短路情况),而联跳装置则比较可靠,只要变电所A保护跳闸,变电所C经变电所B接收跳闸信号,使开关跳闸,此时双边联跳保护就比较重要。 五、接触网热过负荷保护 该保护作为电流上升率保护的辅助保护,当直流线路处于过负荷状态时,即使没有任何短路故障发生,接触线或进线电缆的温度也会上升,当热过负荷电流流过时,该电流虽不至引起巨大的破坏,但此电流持续时间长了,其产生的热量会超过某些薄弱设备所允许的发热量,引起这些设备不同程度的损坏。动作原理是接触网热过负荷保护主要是根据接触网的电阻率、电阻率修正系数、长度、横截面积、电流,计算出接触网的发热量,再根据接触网和空气的比热等热负荷特性及通风量等环境条件,由经验公式给出接触网的电缆温度。当测量的电缆温度超出规定值便发出报警,跳闸命令,从而达到保护接触网的目的。该保护的对象是接触网。接触线有其自身固有的热特性,是一条以电流为变量的反时限曲线。这就要求保护装置整定的曲线与接触线的固有曲线进行配合。同时,保护装置的整定曲线还应与馈线的电流保护进行配合。 六、自动重合闸 使用自动重合闸的目的是为了在瞬时性故障消除后使线路重新投入运行,从而在最短的时间内恢复整个系统的正常运行状态。对于直流牵引系统,经常会发生短路而使过流脱扣器经常动作。但由于大部分短路故障是短暂的,所以使用自动重合闸系统可提高系统的可靠性。断路器每隔一段时间(时间长短可调节)重合闸一次。如果重合闸的次数超过预定的次数,合闸仍不成功,则认为是永久性故障,闭锁重合闸回路。 综上所述,地铁直流馈线保护还可能有框架泄漏保护、定时限过流DMT保护,反时限过流保护、低电压保护、过电压保护、AU保护等。对于一个具体的直流牵引供电系统,应根据系统的实际情况考虑各种因素来设计直流馈线保护方案。 参考文献: [1]张秀峰.王毅非.地铁馈线电流增量保护[J]西南(上转337页) 地铁直流牵引供电系统 GB 10411--89 1 主题内容与适用范围 1.1 主题内容本标准规定了地铁直流牵引供电系统中供电制式、牵引电压等级、变电所及接触网德各项性能指标和设备运行指标等。 1.2 本标准适用于城市地铁德直流牵引供电系统。 2 引用标准 GB 5951 城市无轨电车供电系统 GBJ 54 低压配电装置及线路设计规范 GBJ 62 工业与民用电力装置德继电保护和自动装置设计规范 GBJ 64 工业与民用电力装置德电压保护设计规范 3 术语 3.1 供电、馈电在城市地铁牵引供电系统中，通常将交、直流配电系统称为供电，仅直流配电称为 馈电。 3.2 系统最高电压 指系统正常运行时，在任何时间内，系统中任何一点上出现德最低电压。不包括系统德暂时状态和异常电压。 3.3 系统最低电压指系统正常运行时，在任何时间内，系统中任何一点上出现德最低电压。不包括系统德暂时状态和异常电压。 3.4 设备最高电压指系统正常运行时，设备所承受德最高运行电压。 3.5 供电制式指系统中采用的电流制、馈电方式及电压等级等。 3.6 牵引变电所供给地铁一定区段内直流牵引电能的变电所。 3.7 整流机组整流器与牵引变压器组合在一起的电流变换设备。 3.8 整流机组负荷等级根据负荷曲线的性质特征所划分的整流机过载能力等级。 3.9 接触网最小短路电流在最小运行方式下，接触网中离馈入点最远端发生正负极间短路的电流。3.10 接触网最大短路电流在最大运行方式下，接触网馈入点处发生正负极间短路时的电流。 3.11 末端电压接触网中离馈入点最远端的电压。 3.12 馈线从牵引变电所向接触网输送直流电的馈电线。 3.13 双边馈电一个馈电区间由相邻牵引变电所各经一路馈线同时馈电。 3.14 单边馈电一个馈电区间由相邻两牵引变电所各经一路馈线同时馈电。 3.15受电器 电动客车上用以从接触网上取得电流的装置。 3.16接触网 经过受电器向电动客车供给电能的导电网。 3.17架空接触网 置于车辆限界的上限平面以上（或位于改平面），通过受电弓向电动客车输送电能的接 触网。 3.18接触轨 用金属轨条制成的向电动客车供给电能的刚性导电体，其标高通常与走行轨的标高相接 近。 3.19回流电路 用以供牵引电流返回变电所的电路。 3.20均流线 连接上、下行回流轨，使其均匀回流的跨越导线。 地铁直流牵引供电系统常用保护技术研究 随着近年地铁市场业务在各大城市的快速推广，地铁的安全可靠运行也变得尤为重要。由于国内直流供电起步较晚，直流保护技术发展相对较慢。因此，研究和开发本地化的高可靠性、高智能化的保护技术，具有广泛的应用前景。为此，本文围绕地铁供电系统，对常用的电流、电压保护技术进行了分析和研究。 标签：地铁牵引供电;保护;短路 引言：通过检测地铁供电系统中电流、电压等主要参量，根据保护策略来判断地铁供电系统中是否发生故障，如果发现有短路等故障存在，则要在规定的时间周期内，采用系统的控制方法使断路器跳闸，从而达到保护供电系统和自动排除故障的目的。跳闸以后，按照控制要求，系统要能对供电系统进行测试，判定故障是否依然存在，如果故障消失则自动重合闸[1]。 1 地铁直流牵引网短路电流特点及直流保护系统设计要点 1.1 地铁直流牵引供电系统短路电流特点分析 相比地铁列车起动时的电流变化率持续时间，中远端短路电流变化率的持续时间较长，其列车起动电流及瞬时故障短路电流都可以模拟为指数函数。由于地铁列车起动的瞬时跳跃量，末端短路电流的瞬时跳跃量较高，而线路较长时情况可能相反。相比较负荷电流变化率，通常短路电流的变化率要高，而远端短路电流变化率同地铁起动的最高电流变化率相一致，当直流馈线不断延长时，末端故障电流变化率可能要低于负荷电流变化率。若车流密度及直流馈线距离达到一定值时，最高负荷电流可能会高于或等于末端短路电流。 1.2 地铁直流保护系统设计要点 直流牵引供电系统的保护，主要采用直流开关设备实施保护。在系统中，依据功能状况划分为馈线回路与整流器回路。直流馈线回路主要是对馈线侧的牵引供电控制和保护，主要是对变电所接触网及直流电缆出现的故障及时切除;整流器回路主要用于对整流器侧的直流输出进行控制和保护，主要是将整流器出现的直流输出故障及时断开。直流保护系统的设计要点有：其一，分析部分特殊故障形势下的保护，如屏蔽门与接触网的短路故障、隧道电缆支架与接触网的短路、架空接地线与接触网的短路等。其二，直流保护系统应避免误跳闸问题以降低对地铁运行的影响，如：地铁列车在经过接触网分段时的冲击电流影响、地铁起动电流和电压的影响等。其三，各类保护之间的配合，确保直流系统出现短路故障时故障能够有效切除[2]。 2 地铁直流牵引供电系统的馈线保护技术 2.1 大电流脱扣保护 地铁和电气化铁路的牵引供电系统有很大区别下面就通过对电气化铁道与城轨交通供电方式比较分析来进一步说明两者供电方式的异同。以帮助人们进一步了解。 1铁路牵引供电系统的供电方式 1.1 直接供电方式 电气化铁路采用工频单相交流电力牵引制，单相交流负荷在接触网周围空间产生交变电磁场，从而对附近通信设施和无线电装置产生一定的电磁干扰。我国早期电气化铁路（如宝成线、阳安线）建设时，处于山区，地方通信技术不发达，铁路通信采用高屏蔽性能的同轴电缆，接触网产生的电磁干扰影响极小，不用采取特殊防护措施，因此上述单边供电方式亦称为直接供电方式（简称TR供电方式）。随着电气化铁路向平原和大城市发展，电磁干扰矛盾日显突出，于是在接触网供电方式上采取不同的防护措施，便产生不同的供电方式。目前有所谓的BT、AT和DN供电方式。从以下的介绍中可以看出这些供电方式有一个共同特点，即在接触网支柱田野侧，与接触悬挂同等高度处都挂有一条附加导线。电力牵引时，附加导线中通过的电流与接触网中通过的牵引电流，理论上讲（或理想中）大小相等、方向相反，从而两者产生的电磁干扰相互抵消。但实际上是做不到的，所以不同的供电方式有不同的防护效果。如图所示； 直接供电方式 1.2 吸流变压器（BT）供电方式 这种供电方式，在接触网上每隔一段距离装一台吸流变压器（变比为1:1），其原边串入接触网，次边串入回流线（简称NF线，架在接触网支柱田野侧，与接触悬挂等高），每两台吸流变压器之间有一根吸上线，将回流线与钢轨连接，其作用是将钢轨中的回流“吸上”去，经回流线返回牵引变电所，起到防干扰效果。由于大地回流及所谓的“半段效应”，BT供电方式的防护效果并不理想，加之“吸——回”装置造成接触网结构复杂，机车受流条件恶化，近年来已很少采用。如图所示 吸流变压器（BT）供电方式 城市轨道交通直流牵引供电系统构成及运行方式优缺点分析 发表时间：2019-03-27T16:46:03.990Z 来源：《电力设备》2018年第30期作者：田荣兴 [导读] 摘要：随着经济和各行各业的快速发展，我国交通行业发展也十分快速。 （身份证号码：45212319870112xxxx 南宁轨道交集团有限责任公司广西壮族自治区南宁市） 摘要：随着经济和各行各业的快速发展，我国交通行业发展也十分快速。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。本文将对城市轨道交通直流牵引供电系统和相关技术进行重点研究分析，以供参考。 关键词：城市轨道交通；直流牵引供电系统；关键技术 引言 轨道交通系统的稳定运行离不开一个可靠的电源供电系统，供电系统已经成为城市轨道交通运行的基本保障。轨道交通的电源分为两部分，一部分是城市电网，城市电网向轨道交通系统提供的电源电压等级较高，并不能直接提供给车辆。另一部分是轨道交通的内部电源，内部电源负责将城市电网中高电压转换为适合轨道交通车辆自身运行的电源电压。在城市电网中，轨道交通的供电往往不会直接单独建设电厂，而是从城市电网中获取电能，可以把城市轨道交通看作城市电网的一个用户。 1地铁牵引供电系统 1.1地铁的供电系统 地铁的供电系统可以分为外部供电系统和内部供电系统。外部供电系统即地铁的一次高压电源系统，通过主变电所连接城市电网，可采用集中式、分散式和混合式三种方式供电。地铁的内部供电系统则包含牵引供电系统和动力照明系统。其中，牵引供电系统是地铁供电系统的核心，由牵引变电所和接触网组成，用于牵引地铁机车；动力照明系统负责给区间、车站内的各类照明设施和动力设备、通信设备及自动化设备提供电能。当前，国内城市地铁大多采用110/35kV的两级电压集中供电方式。这种供电方式主要由外部电源、主变电所、中压环网、牵引变电所和降压变电所构成。每个主变电所从城市电网引入2路110kV电源互为备用，降压至地铁所需的35kV中压系统，然后通过中压环网向牵引变电所和降压变电所供电。中压环网采用分区供电，几个相邻的牵引变电所通过串接的方式构成一个供电分区。主变电所向每个供电分区的一个变电所供电，分区的其他变电所则通过串接的方式获得电源。各个牵引变电所之间通过交流电缆连接，这样就构成了地铁的集中供电系统。 1.2直流馈线保护技术的配置原则以及主要影响因素 牵引供电系统内的直流系统故障形式主要有短路故障、过负荷故障、过压故障等，最常见、危害最大的是短路故障，短路故障的发生与其短路点的位置和短路的性质有紧密的关系。直流短路系统保护装置要保证在系统发生短路故障时可以快速并且有选择地切断故障线路，尽可能地保证在可靠安全供电的前提下，配置力求简洁，避免配置过多，增加保护难度，也增加工程投资费用。 1.3供电方式 不同于高铁，城市轨道交通的供电大部分采用直流供电，内外电源之间高低电压的转换离不开变电所设施，通常轨道交通系统从城市电网获取电力之后，会经过变电所一系列的降压，将电网配电电压由220kV等级降至35kV以匹配直流牵引变电所。轨道交通一般在城市内部或城市与城郊之间建设，因此，城市电网供电电源的设计需要结合轨道交通的投资预算、施工条件、工程方案以及运行方式进行综合考虑。根据用电性质的不同，轨道交通供电系统可分为牵引车辆运行的牵引供电系统以及动力照明供电系统。牵引供电系统主要由牵引变电所组成，变电所将三相高压交流电转换成低压直流电，馈电想将直流电输送至接触网上。接触网分为柔式接触网和刚式接触网两种，车辆通过受流器与接触网的直接接触获得电能。牵引变电所一般配置有两套整流机组，设计时要考虑到后期运营时列车的运量，避免引起过负荷问题。 2城市轨道交通直流牵引供电系统有关技术 2.1地铁供电系统谐波和无功的综合治理 鉴于地铁供电系统的谐波更具危害性，综合治理应遵循以抑制谐波为主，无功补偿为辅的原则。目前我国地铁供电系统的谐波无功治理主要采用在车站降压变电所0.4kV侧设置固定式无功补偿装置，即无源滤波器。无源滤波器通过对电感、电阻和电容的组合设计构成LC 滤波电路，可以滤除系统中特定的高次谐波，同时它在与无功负载并联使用的过程中还起到无功补偿的作用。对于地铁供电系统，白天和夜晚的用电负荷差别较大。系统的无功功率变化时，无源滤波器无法实现动态补偿，并且一种参数只能补偿特定次数的谐波，当电力系统阻抗发生变化时甚至有可能引发谐振，对于控制供电系统的总功率因数效果也不大。在实际运行中，仅用无源滤波器无法满足国家规范的要求。有源滤波器可以并联在变电所0.4kV侧母线处，实现谐波与无功的综合治理作用。 2.2光伏电站接入方式 地铁牵引供电系统主要有两种负载：地铁列车负荷的大直流负载与车站内的交流负载，故有三个位置可作为光伏发电系统的接入点，进而实现光伏电站输出的直流电经并网逆变器到符合要求交流电的转换。其中，交流侧存在两个接入点：AC35kV（接入点1）与AC400V （接入点2）。不论接入点如何选择，对于采用集中供电式的地铁牵引供电系统，光伏电站产生的电能均未直接接入城市电网，避免了光伏电站电能与电网之间的相互影响。在交流并网方式下，光伏电站工作，其能量管理策略较为简单，若有电能产生，且满足并网条件就可向环网输出，并且可直接应用相关领域已有的一些研究成果。光伏接入交流侧用于车站照明、列车内部用电等方案。光伏电站输出的电能是直流电，理论上通过DC/DC变换器升压后可直接接入地铁直流接触网DC1500V（接入点3），直流牵引供电系统中不存在无功、负序等电能质量问题，因此直接接入直流牵引供电网，谐波污染影响小，且电能质量较高，运行中无需额外占用牵引变电站整流装置的容量。文献[25]通过对上海轨道交通一条典型输电线路的研究，验证了将光伏发电系统应用于直流模式下城市轨道交通的可能性，并比较了光伏接入直流和交流侧两种模式在控制策略上的区别。 2.3定时过电流保护 定时过电流保护主要起到确保供电线路中小电流故障可以被及时清除的作用，清除故障时有一定的延时，因此制定整定值时有正负区分。定时过电流保护是电流增量保护和电流上升率保护的后备措施，动作时间要控制在几十秒之内，在切除故障时具有一定的延时性。定 地铁直流牵引供电系统 来源：发布时间： 2004-6-22 8:10:44 地铁直流牵引供电系统GB 10411--89 1 主题内容与适用范围 1.1 主题内容 本标准规定了地铁直流牵引供电系统中供电制式、牵引电压等级、变电所及接触网各项性能指标和设备运行指标等。 1.2 本标准适用于城市地铁直流牵引供电系统。 2 引用标准 GB 5951 城市无轨电车供电系统 GBJ 54 低压配电装置及线路设计规范 GBJ 62 工业与民用电力装置继电保护和自动装置设计规范 GBJ 64 工业与民用电力装置电压保护设计规范 3 术语 3.1 供电、馈电 在城市地铁牵引供电系统中，通常将交、直流配电系统称为供电，仅直流配电称为馈电。 3.2 系统最高电压 指系统正常运行时，在任何时间内，系统中任何一点上出现的最高电压。不包括系统的暂时状态和异常电压。 3.3 系统最低电压 指系统正常运行时，在任何时间内，系统中任何一点上出现的最低电压。不包括系统的暂时状态和异常电压。 3.4 设备最高电压 指系统正常运行时，设备所承受的最高运行电压。 3.5 供电制式 指系统中采用的电流制、馈电方式及电压等级等。 3.6 牵引变电所 供给地铁一定区段内直流牵引电能的变电所。 3.7 整流机组 整流器与牵引变压器组合在一起的电流变换设备。 3.8 整流机组负荷等级 根据负荷曲线的性质特征所划分的整流机过载能力等级。 3.9 接触网最小短路电流 在最小运行方式下，接触网中离馈入点最远端发生正负极间短路的电流。 3.10 接触网最大短路电流 在最大运行方式下，接触网馈入点处发生正负极间短路时的电流。 3.11 未端电压 接触网中离馈入点最远端的电压。 3.12 馈线 从牵引变电所向接触网输送直流电的馈电线。 3.13 双边馈电 一个馈电区间由相邻牵引变电所各经一路馈线同时馈电。 3.14 单边馈电 一个馈电区间由相邻两牵引变电所各经一路馈线同时馈电。 3.15 受电器 电动客车上用以从接触网上取得电流的装置。 3.16 接触网 经过受电器向电动客车供给电能的导电网。 3.17 架空接触网 置于车辆限界的上限平面以上（或位于改平面），通过受电弓向电动客车输送电能的接触网。 3.18 接触轨 用金属轨条制成的向电动客车供给电能的刚性导电体，其标高通常与走行轨的标高相接近。 3.19 回流电路 用以供牵引电流返回变电所的电路。 3.20 均流线 连接上、下行回流轨，使其均匀回流的跨越导线。 3.21 杂散电流 不经回流电路而另取其他途径（如流经大地或管道）的回流电流。 3.22 轨道回流电路 利用走行轨作为牵引电流回流的电路。 3.23 联跳保护装置 在一个双边馈电区段那发生短路时，可使本区段两端馈电断路器联动跳闸的装置。 3.24 电流增量保护装置 根据短时间内电流增量的不同自动区分工作电流与故障电流，实行选择分断的保护装置。 4 供电制式地铁直流牵引供电系统保护 王振朴
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