城市軌道交通牽引供電系統保護方案

發表時間︰2019-05-14 10:45:49

作 者︰干式變壓器溫控器

來源︰福州英諾

  

城市軌道交通系統具有行車速度快、運量大、乘客體驗舒適性較高等優點,不僅在緩解交通擁堵這個城市“頑疾”起到非常關鍵的作用,更是在節能減排降低環境污染保護環境等方面有突出作用。因此近年來,全球越來越多的城市都將建設城市軌道交通作為提升城市運輸能力,緩解交通擁堵的有效措施。我國的軌道交通事業近年來也得到飛速發展。




  

  城市軌道交通供電系統由直流系統和交流系統兩部分構成,具體主要由進線電源、變電所、牽引系統、整流系統、動力照明系統等構成。以貴陽軌道交通地鐵一號線為例,它采用高、中壓(110kV/35kV)兩級電壓集中供電的方式,即設置專用主變電所從電力系統外接入110kV 電源,經降壓變電所降至 35kV 後向貴陽軌道交通一號線沿線的牽引變電所來進行供電。

  

  我國規範規定,城市軌道交通直流牽引供電系統有兩種電壓等級,即 DC750V 和 DC1500V 的供電方式。貴陽軌道交通一號線的供電系統從“安全、可靠、經濟、實用”的角度出發,結合自身的實際情況,選擇采用 DC1500V 架空接觸網的供電方式。

  

城市軌道交通的供電系統一旦出現故障或中斷就可能會造成重大事故甚至會危及乘客的生命財產安全,因此城市軌道交通能正常運營的前提和重要保證和前提就是高度可靠安全的電力供給保障。而為了保證供電的安全可靠性,防止供電系統運行過程中可能會出現的不正常運行狀態或故障狀態就必須對城市軌道交通供電系統配置完備的繼電保護裝置。對于整個城市軌道交通的牽引供電系統而言,繼電保護配置在必須滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性四個繼電保護基本原則的前提下還應力求經濟合理。

  

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通常包含有外接電源接入電纜、主變電所、給線路提供電源的中壓網,還包含了電力變壓器和動力照明供電系統。如貴陽城市軌道交通一號線采用高、中壓兩級電壓集中供電的方式,即采用外接 110kV 電源通過主變電所降壓至 35kV再向一號線沿線的牽引變電所供電。對于交流系統而言一般須配置以下保護︰過電流保護、限時速斷電流保護、定時限過電流保護、零序電流保護,中壓 35kV 母線需配置的過電壓、欠電壓保護等。如主變壓器作為供電系統中重要的電力設備就需配置主變差動保護、電流速斷保護、過流保護、零序保護以及變壓器的非電量保護 ( 輕瓦斯保護、重瓦斯保護、溫度保護、油位異常保護等)。其余線路需配置相應保護滿足電力系統對保護的要求,由于和常規交流配置類似不再贅述。

  

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主要由整流機組、接觸網裝置、電纜、直流開關櫃等構成。直流系統的繼電保護正是城市軌道交通供電系統區別于常規變電所和變電廠的部分。對任何繼電保護而言,都必須具備“可靠、靈敏、速動、選擇”四個基本原則,對于直流部分而言速動性和可靠性同樣重要,這是由于要求直流繼電保護裝置一旦檢測到故障,保護就必須馬上動作將故障切除、快速跳閘。直流系統中最常見且造成損失最嚴重就是短路故障,因此在配置繼電保護裝置時必須考慮保護間的相互配合,快速可靠的切除故障。

  

貴陽軌道交通一號線供電系統的直流保護主要有︰

(1)整流機組保護。主要包括牽引變壓器本體保護、電流速斷保護、過電流保護、零序電流保護等。

(2)整流器內部保護。包括整流器溫度保護、整流器過電壓保護、整流器缺相保護等,以整流變壓器為例,它的二次側具有電壓低但是電流較大的特點,通常不設置縱聯差動保護,一旦整流機組內部發生短路時,會造成整個直流系統正、負母排之間的短路,這個巨大的電流也會造成母線、設備的嚴重損壞,因此一般情況下在配置電流速斷保護的前提下必須與直流框架泄漏保護裝置配合,在發生接地或弧光短路,使斷路器分閘,而整流器本體一般設置整有流二極管保護、整流器交 / 直流側過電壓保護、整流器溫度保護、整流器缺相保護來保證整流器的正常工作。

  

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(1)DC1500V 進線包括大電流脫扣保護(斷路器本體保護)、過電流保護、逆流保護。

  

(2)DC1500V 饋線包括大電流脫扣保護(直流斷路器本體保護)、DDL 保護 ( 電流上升率 di/dt 保護、電流增量 I 保護 )、過流保護、聯跳保護、欠壓保護、過負荷保護。如,大電流跳閘保護應避開列車正常啟動的最大電流並與相鄰供電區間的短路保護配合,可防止越區跳閘。DDL 保護主要反應電流變化趨勢,能有效切除近端和遠端的故障電流,同時還能區分非故障電流的干擾,因此已慢慢成為直流保護中的電流主保護。同時牽引變電所全所還設置了 1 套框架泄漏保護,該保護裝置安裝在負極櫃中,它通過電流檢測單元來檢測電流並與電流速斷保護配合,迅速跳開站內所有直流開關、交流側開關並需人工復位才能重新合上。

  

通過對軌道交通一號線供電系統的交流和直流保護配置的簡要分析,學習掌握繼電保護配置方案及保護原理,對于城市軌道交通供電系統的故障檢修有非常重要的指導意義,一旦發生故障能及時采取針對性的檢修措施來快速排除故障,來保證城市軌道交通系統的運行正常穩定。


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