地铁直流牵引供电系统双边联跳保护

【摘 要 】：地铁直流牵引供电系统是一个复杂系统,其核心技术是直流供电的控制与保护.直流牵引供电系统一般设有如下继电保护：直流开关速断保护、大电流脱扣保护、电流变化率及其增量保护、过电流保护、牵引所双边联跳保护、直流设备框架泄露保护及紧急分闸等.本文主要是介绍和探讨其中非常重要及具有特色的双边联跳保护和它误动作的原因,提出了比较彻底解决的改造方案,并分析比较了其优缺点.

【关 键 词 】：直流牵引供电；继电保护；双边联跳

1.前言

地铁是城市公共交通的重点发展方向,地铁直流牵引供电系统是一个复杂系统,其核心技术是直流供电的控制与保护.直流牵引供电系统一般设有如下继电保护：直流开关速断保护、大电流脱扣保护、电流变化率及其增量保护、过电流保护、牵引所双边联跳保护、直流设备框架泄露保护及紧急分闸等.本文主要是介绍和探讨其中非常重要及具有特色的双边联跳保护和它误动作的原因,提出了比较彻底解决的改造方案,并分析比较了其优缺点.

南京地铁二号线的牵引供电系统采用DC1500V架空接触网正极供电、走行轨负极回流的供电方式（图1）.正常运行方式下,相邻牵引变电所共同向区间的接触网构成双边供电.当一座牵引变电所故障时,一般采用两种方式实现越区供电,即通过故障牵引变电所内DC1500V母线或者接触网越区隔离开关合闸,从而实现与故障所相邻的牵引变电所组成的大双边供电.

图1 南京地铁二号线供电方式示意图

2.双边联跳保护功能

当变电所A（图1）的一台馈线柜收到故障跳闸指令（如：大电流脱扣保护、电流变化率及其增量保护、直流设备框架泄露保护等）后,通过其柜内SEPCOS（微机、综合保护装置）发出跳闸指令使本柜跳闸,同时发出联跳信号,经过本所联跳继电器及相邻变电所间的联跳电缆,将此联跳信号发给同一供电区间段变电所B的相应联跳继电器,再由联跳继电器传入对应馈线柜的SEPCOS综保装置,使断路器实现跳闸.如果变电所B的对应馈线柜保护装置先收到故障保护跳闸信号,后收到跳闸信号,这种情况联跳功能作为后备保护.

如果变电所B退出运行并通过隔离开关由相邻变电所C越区构成大双边供电时,同样还是上述情况,变电所A的保护先动作,联跳信号则发往变电所C,由变电所C对应馈线柜保护装置接收跳闸信号,使开关跳闸,从而将接触网从供电系统中瞬时切除,最大限度的限制短路电流,达到保护接触网及变电所供电设备的目的.

3.双边联跳保护装置的改造

首先要符合联跳保护原理：当本变电所一台断路器跳闸时,必须使相邻变电所内向同一区间供电的断路器同时跳闸；其功能可通过联跳电缆及两侧直流开关柜中的联跳继电器来实现,每条馈线SEPCOS 数字式保护监控单元的联跳接收与发送采用独立的回路.其具体实现过程为（见图2）：

由B变电所的一台馈线柜内SEPCOS 微机综合测控与保护装置联跳发送回路发出联跳信号,然后,经联跳发送继电器及相邻变电所间的联跳电缆,将此联跳信号发送到相邻A变电所的向同一区间供电的馈线柜内,最后,经该柜内联跳继电器进入SEPCOS 型微机综合测控与保护装置,使其实现联跳断路器动作.

由于改造工作是一个漫长并且技术性很复杂的工程.在整个改造过程中地铁线路的运行不能停止,改造工作只能利用晚上列车停运的时间段进行,并且也不可能一个晚上全线全部改造完成,只能逐个站进行改造,更换设备,因此新的装置要力求化繁为简因地制宜,减少工作量,采取最佳解决方案,要实用、安全、可靠.

4.结束语

新的控制回路电压提高到DC220V并串入线圈回路以击穿触点表面的绝缘膜,有效避免了低电平失效的可能.同时联跳继电器也放弃老式晶体管继电器,抗干扰能力也大大增强.联跳回路采用常开触点并尽量减少中间环节以降低发生故障的概率.遵循了“宁可不动,不可误动”的运营安全第一的精神,因为频繁的误动作对地铁供电、运营是巨大的威胁.当然老线路最大优点是可以随时监测联跳回路的好坏,这也是改造后线路的唯一缺点,这需要我们平时PM时多作联跳测试加以弥补.