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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……………………………………………………………………
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参考文献……………………………………………………………………………
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致谢………………………………………………………………………………
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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
数和纹波系数,更有利于电动列车的平稳运行。变压器为德国AEG公司制造,采用高强度环氧树脂做绝缘,过载能力大,能长期经受列车启动时的冲击电流.阻燃性好,日常检修和维护方便,比油浸式变压器更安全可靠。
整流器是将交流电转换成直流电的重要设备,每座牵引站都有两台整流器组成。由于地铁列车负载属于较为典型的冲击负载,为了保证供电的可靠性,整流器和变压器都能承受100%负载长期运行,150%负载1小时运行,和200%负载1分钟运行。
整流器输出端的NC11和NC12是直流正极闸刀,与之对应的NB11和NB12则是负极闸刀,两者都是起到隔离开关的作用,以便在检修和故障时能将相应的整流器组退出运行而不引响其它设备的正常运行。
在直流母线排下方的4个断路器NC21—NC24，就是直流高速开关小车,由西门子公司制造,其主要作用是将整流器输出的1500V直流电可靠的输送到触网,并能在线路故障时及时的断开故障电流,保护了整流器组的安全运行,231—234是触网隔离闸刀,起到故障和检修时隔离开关的作用。
在此有必要阐述一下触网的联接形式,地铁的触网都采用分段联接形式,即每两个牵引站为一个区间(一般2-3公里),并用分段器进行隔离.分段器上装有联络开关,正常情况下此开关断开,故障时起到联络两个区间的作用.每个区间都由两个牵引站的两台直流开关同时供电,我们称之为双边供电这样供电的优点是,可以减少因线路过长而引起的电压损失,以及分散列车的启动电流减少对单台设备的冲击,并能在设备发生故障时灵活的调整运行方式,减小停车间隔，提高运行可靠性。
二、牵引供电系统各主要设备介绍
（一）交流系统
图1
图1为西门子公司生产的3AF系列33KV开关柜,开关采用GIS全封闭结构,断路器额定电流为630A ,线路故障时最大断开电流16KA,采用六氟化硫绝缘气体作为灭弧介质,灭弧速度快,体积小。每台开关都设有六氟化硫气体压力报警装置，气体压力超出安全范围会发出报警。
两台进线开关设还有三种跳闸保护方式,分别为：差动保护、过流保护及速断保护。
差动保护就是对进线电缆的一种保护方式,利用电缆两端的电流互感器进行检测,正常情况下输入电流Iin=输出电流Iout。如果电缆中间发生短路或接地故障则Iin>Iout,此时差动保护继电器动作,相应两端的开关同时跳闸,切断故障点.
而过流和速断保护则是起到当载发生大电流过载和三相短路或接地故障时开关能迅速动作跳闸,而不影响其它设备运行的作用,两种保护方式互相配合衔接,从而提高了供电的可靠性.而整流变开关除了过流和速断,还增加
了变压器超温保护,温度保护由铁芯温度和线圈温度两部分组成,通过热敏电
阻采样铁芯和线圈的温度,超过设定值时,阻值的改变驱动电子回路发出相应的信号.
（二）整流器
图2
图2为上海整流器厂生产的D1220G1500/2540型整流器,左右两边分别为1#和2#整流器组,两台并列运行,中间为负极闸刀控制柜。整流器内部结构如图3所示,
图3
整流器由24个大功率高压二极管组成6相12脉波整流电路,技术参数:额定输入电压AC 1220V,输出电压DC 1540V，额定输入电流AC 1051A，输出电流DC 2540A, 整流二极管为大功率平板式结构,自然风冷式。因U TN ≥(2-3)√6U2φ（取2.5）,则U TN=4300V本整流器选用的是反相重复电压U RRM 为4500V的二极管,额定平均电流I AV ,一般整流元件选取应按照最大负载电流,过载时间,电流波形,等综合因素来计算, 地铁列车属于电感性负载,一般二极管额定电流选取公式为I AV≥(2-3)I TM/K f,K f为波形系数取1.1,I TM为最大负载电流.但考虑到地铁列车启动时的冲击电流较大,还应在此基础上方宽余量,
增加运行的可靠性。设计时按照8节编组,3分钟间隔计算,一列8节编组的
列车载满乘客启动加速时的电流一般为2500A左右,而正常运行时只有同时启动的可能性较小,设2列车在站台启动,两列车正常运行,则总负载电流为2500x2+500x2=6000A,每个区段上下行共有4台整流器组并联运行,整流器采用6相12脉波整流,每个管子在一个周期内只有6分之一的周期导通,每一相又采用两个二极管并联,所以每个二极管上流过的平均电流为6000/6/2=500A，考率到早高峰,发车间隔缩短,列车启动频繁,假设4列同时启动则电流为10000A每个管子流过850A电流, 为了能满足100%负载长期运行、150% 1小时运行和200% 1分钟运行的极端条件，并且设计时考率到发生故障时某一台整流器退出运行另一台还能维持运行,所以选用额定电流为Iav=1800A.,正向导通电压<2.1V.的高压大功率二极管型号为:D1809N4500T。
整流器的保护方式有,过压保护,过流保护,和超温保护三种：
过压保护分为交流侧和直流侧两种：交流侧采用RC过压吸收保护装置主要抑制操作时引起的过电压及du/dt上升过快；直流侧则采用阻容吸收+压敏电阻的双重保护,安装在整流器的正负母线之间,用以吸收列车运行和制动过程中引起的电压波动以及雷击造成的过电压。采用4个560V的压敏电阻串联通过熔断器连接在正负母线之间,当电压平均值超过4x560=2240V 时压敏电阻击穿.熔断器熔断发出报警信号。
过流保护采用快速熔断器作为二极管的过流保护元件：每个二极管都串联一只快熔，选用2000A的快速熔断器并且每个快熔上都安装微动开关。当某个快熔熔断后连接于熔丝的内部弹簧顶出,带动微动开关动作发出报警信号。当有一个熔断器报警时,由于每一相都有两个二极管并联所以中央信号屏只是发出警铃声,整流器输出直流波形不变,因此还能维持运行一段时间,
等待检修人员来修复。如果有两只快熔熔断,则很可能是某一相并联的两只快熔动作,此时直流输出波形脉动增加,直流平均电压下降,将影响列车的安全运行,此刻中央信号屏则会向33KV整流变开关发出跳闸信号.将故障的整流器与电网隔离,避免故障再次扩大。
超温保护主要为了防止二极管温度过高而损坏。利用安装在散热器上的热敏元件检测二极管温度,并将信号送入中央信号屏,当散热器达到140度时,信号屏发出报警信号,提醒值班人员注意周围的温度和负载情况；而当温度达到150度时,则信号屏发出跳闸信号,防止二极管过热损坏.整流器采用自然风冷式散热器,虽然体积较大,但结构简单,可靠性好,夏季运行可通过牵引站内的空调降低环境温度加强散热。
（三）直流高速断路器
图4
直流高速断路器也称为直流高速开关.图4为直流高速开关的外观图,由于直流电不同于交流电,发生短路后的电弧持续时间长不易自行熄灭,本开关采用磁吹式外加灭弧栅分割电弧,分断性能好,灭弧速度快.地铁一号线用
的是西门子公司生产的3WVS直流高速开关,采用单极手车式框架结构具有结构紧凑,互换性好的特点,配置西门子S5系列PLC控制,并设有相应的开关量和模拟量I/O模块,智能化程度高,保护功能完善。
技术参数,额定电压:DC 1500 V ，额定电流: DC 4000 A ,电磁脱扣电流设置范围2-12KA 。采用西门子S5系列PLC,设有相应的开关量和模拟量I/O模块.并通过采样电阻对线路电流进行实时采样。
保护方式及种类：
1)电流增量跳闸保护di/dt和△I,di/dt也称为电流上升率保护,主要为了保护整流元件避免受到过快的冲击电流而损坏,一般设定为50A/ms；△I则相当于过流保护,当电流达到4000A,保护装置开始记时，超过5ms则动作跳闸,具有快速灵敏的特点,比传统过流保护方式运行更安全可靠。
2)双边联跳保护功能,前面提到牵引直流运行方式为双边供电方式,这样的运行方式有诸多优点,可以减少电压损失,提高运行的可靠性等。但是当某一处的触网发生过流或短路故障时,一般距离较近的开关先动作跳闸,而距离较远的开关可能因为线路电流分布不均或检测灵敏度等原因而延迟动作。而此时,先动作的开关在跳闸的同时发出联跳信号,确保相邻站点的开关可靠动作,而不至于扩大故障。联跳装置主要由联跳继电器和联跳开关组成,在本体开关跳闸的同时联跳继电器吸合,通过联跳开关向相邻站开关发出信号,将联跳开关F10拉开则能解除联跳保护功能。
3)自动重合闸及检测功能：牵引直流高速开关的跳闸大多都是由于电流突变以及同一区段内列车密度高,瞬间启动电流过大引起的,属于非永久性故障。为了缩短停电间隔,提高供电的可靠性,直流高速开关上设有自动重合闸功能,但是自动重合闸功能也是把双刃剑,万一将永久性故障重合闸,那将
造成重大的事故.所以必须设有自动重合闸检测电路,如图5所示：
图5
当PLC接收到合闸信号后,先闭合k0,+1500V电压经过K0,及R20,R21.R22组成的分压分流电路使电压继电器k5线圈闭合,K5的付触点接通向PLC发出信号,表示线路正常,则PLC先断开K0并在5秒后向开关主触头K1发出合闸信号。如果线路有短路故障,则R20上的电压将发生变化,而电压继电器k5的动作范围是150V-250V之间可调,大于或小于其整定值都不动作。所以PLC在5秒内没接收到K5的信号则再次发出线路检测信号,连续5次检测不成功,开关将闭锁,并且面板上的持续短路灯亮,告诉检修人员线路存在故障。R20和K5的整定值都是经过反复试验后确定,并且每年要定期校准以确保该电路工作正常。图5中K1为直流开关主触头,R1为主回路
采样电阻,用来检测线路电流变化。
另外,该直流开关还设有主触点超温报警,二次回路失压保护,及大电流电磁脱扣等多种保护功能,为地铁供电系统提供了安全可靠的保障。
（四）中央信号屏
图6
中央信号系统主要担负着信号显示及故障时各开关的变位及控制作用。由于一号线地铁建设时间较早中央信号屏内部采用西门子早期的S5系列PLC,设有数字和模拟量输入输出模块.数字量模块为DC24V主要显示各开关的运行状态及变位情况,模拟量模块为0-10V，主要用于各种电压电流变送器的信号,如框架保护采样电流号.如图7所示：
图7 人机界面采用LED显示模块,作为报警及跳闸指示,便于检修人员判断故障类型。
框架保护功能：由于牵引直流系统的负极属于不接地系统(梅陇停车场除外),这样设计的目的主要是为了减少迷流对道床和隧道内金属结构的腐蚀,采用一点接地也便于检测保护。所以整个牵引直流系统也称之为框架系统,牵引站框架系统如图8所示
图8
为了防止框架系统外壳接地或短路引起过电压或过电流事故,专门设有框架保护装置,分为电流型保护和电压型保护两种。在整流器的负极柜内分别设有电流采样电阻和电压采样模块,当框架系统发生外壳接地故障时,比如隧道顶部连接触网绝缘子击穿,故障电流从正极触网通过大地与采样电阻流回负极,采样电阻上的故障电流信号被送到中央信号屏内,一旦中央信号屏检测到框架保护信号则向4台直流开关发出分闸信号,同时面板上的框架保护动作指示灯亮,警铃响, 直流高速开关接收到框架保护信号后则立即分闸,同时发出联跳信号使邻站的开关一起分闸.并且关闭自动重合闸功能必须等待检修人员到现场排除故障后才能恢复供电,考虑到线路泄漏电流的影响,保护电流整定值一般设为30-50A.电压框架保护则检测负极轨道电位,轨道电位大于150V则框架保护动作,框架保护装置每年都必须进行检测,以保证其可靠工作。
参考文献：
[1]上海闸北职业技术学校地铁专业内部编译教材
致谢
本人进地铁供电公司工作2年,主要从事供电设备的检修和保养工作.虽然时间不长,但本着对工作的热情和钻研学习精神,再加上工作期间参加了衡山路至莘庄牵引站的33KV和1500V预防性试验, 莘庄牵引站扩容改造任务,和整流器组的检修保养工作对牵引供电系统有了一定的了解。由于现在上海轨道交通正处于大发展期间,新线的开通以及对供电技术人员需求也不断加大,本人也先后带教了2名新进地铁实习的大专生,期间主要讲授了地铁供电系统的概况和特点,工作时的安全注意事项,及故障类型的判别和一些简单故障的排查等等。而撰写本文的另一个目的也是为了让新进的员工对牵引供电系统有了一个大概的了解,为以后的检修工作起到一定帮助。由于本人水平所限,文中错漏之处再所难免,还请各位老师能提出宝贵的意见,谢谢。
地铁变电站PLC自动化系统设计 用PLC来实现地铁变电站自动化的RTU功能，能够很好地满足“三遥”的要求。本系统采用了Modicon Quantum系列PLC，来实现变电站自动化的RTU功能。 1 引言 地铁的供电系统为地铁运营提供电能。无论地铁列车还是地铁中的辅助设施都依赖电能。地铁供电电源一般取自城市电网，通过城市电网一次电力系统和地铁供电系统实现输送或变换，然后以适当的电压等级供给地铁各类设备。 地铁全面采用变电站自动化设计，由于变电站数量多、设备多，在加上其完善的综合功能，信息交换量大，而且要求信息传输速度快和准确无误。在变电站综合自动化系统中，监控系统至关重要，是确保整个系统可靠运行的关键。 变电站自动化系统，经过几代的发展，已经进入了分散式控制系统时代。遥测、遥信、遥控命令执行和继电保护功能等均由现场单元部件独立完成，并将这些信息通过通讯系统送至后台计算机系统。变电站自动化的综合功能均由后台计算机系统承担。 将变电站中的微机保护、微机监控等装置通过计算机网络和现代通信技术集成为一体化的自动化系统。它取消了传统的控制屏台、表计等常规设备，因而节省了控制电缆，缩小了控制室面积。 2 地铁变电站自动化系统组成 在本地铁变电站自动化系统设计中，采用分层分布式功能分割方案。
系统纵向分三层，即变电站管理层、网络通讯层和间隔设备层。分层式设计有利于系统功能的划分，结构清晰明了。系统采用集中管理、分散布置的模式，各下位监控单元安装于各开关柜内，上位监控单元通过所内通信网络对其进行监视控制。变电站自动化系统需要对35kV 交流微机保护测控装置、直流1500kV牵引系统微机保护测控装置、380/220V监测装置、变压器及整流器的温控装置、直流/交流电源屏等设备进行监控和数据采集。 由于可编程序控制器技术经过几十年的发展，已经相当成熟。其品种齐全，功能繁多，已被广泛应用于工业控制的各个领域。用PLC来实现地铁变电站自动化的RTU功能，能够很好地满足“三遥”的要求。本系统采用了Modicon Quantum系列PLC，来实现变电站自动化的RTU功能。Quantum具有模块化，可扩展的体系结构，用于工业和制造过程实时控制。对应于变电站的电压等级和点数的多少，可以选用大、中、小型不同容量的PLC产品。 随着当地保护装置功能的日益强大，可以通过与保护装置的通讯来实现遥控和遥信功能。一些特殊要求的情况下，采用DI、DO、AI模块来实现遥控和遥信。使用PLC的DI模块来实现遥信、用PLC的DO模块来实现遥控、用PLC的AI模块来实现遥测、用PLC的通信功来完成与微机保护单元的通讯。利用PLC的各种模块可以很方便的实现“三遥”基本功能。 3 地铁变电站自动化系统设计 3.1 系统结构
学号09750201 工业与民用供电课程设计 设计说明书 某大学校区供电系统设计 起止日期：2013 年1 月7 日至2013 年 1 月12 日 学生姓名安从源 班级09电气2班 成绩 指导教师(签字) 控制与机械工程学院 2013年1月12日
供电技术课程设计任务书 （任务序号09750201） 一、基础材料 本课程设计针对某大学校区供电系统设计。 ⒈负荷的水平与类型 ⑴负荷水平：（见附表） ⑵负荷类型：本供电区域负荷属于二级负荷，要求不间断供电。 ⑶该校最大负荷利用小时数为5600小时。 ⑷ 0.4kV负荷的同时系数为0.7，10kV负荷的同时系数为0.8。 ⒉电源情况 ⑴由该厂东北方向8KM处一个35KV电压等级线路提供一个电源A，其出口短路容量S d=150MVA。 ⑵由该厂西北方向5KM处一个10KV电压等级线路提供一个电源B，其出口短路容量S d=75MVA。 ⑶功率因数：电源A要求功率因数大于0.92，电源B要求功率因数大于0.95。 ⑷供电电价为两部电价 基本电价：按变压器容量计算每月基本电价，15元/ KVA。 电度电价：35KV供电电压时0.70元/kwh，10KV供电电压时0.75元/kwh。 ⒊环境情况 ⑴环境年平均气温15℃。 ⑵ 35kV变电站为独立建筑物，10kV变电站布置在相关建筑物的地下室或底层内。 ⑶各级变压器均为室内布置。 二、设计范围 ⒈确定全校计算负荷。 ⒉确定全校的供电系统结构形式。 ⒊确定35KV变电站、10KV变电站的主接线形式、变压器台数及容量。 ⒋计算35kV及10kV断路器出口处短路电流。 ⒌确定35kv断路器及隔离开关，确定35kv电缆及10kv电缆型号。 ⒍确定无功功率补偿装置。 ⒎确定总降压变电所及车间变电所的平、立面图。 三、设计成果 ⒈设计计算书。 ⒉供电系统结构示意图一张。 ⒊ 35KV变电所一次设备主接线图一张。 ⒋ 35KV变电所的平面图、剖面图一张。 ⒌母线电压测量及绝缘监视电路图一张。 ⒍定时限过流保护的原理图与展开图一张。 指导教师（签字）： 教研室主任（签字）： 批准日期：2010年01月12日
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）
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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
摘要 本次设计题目为某高校生活区配电系统设计，该系统通过降压变压器与10kv公共电源干线相连，然后向学校供给电能。该校对供电可靠性要求也较高。因此，必须采用可靠性较高的接线形式。 本次设计主要内容包括：负荷计算、短路电流计算、电气主接线的设计、电气设备的选择与校验（包括主变压器的选择、断路器及隔离开关的选择与校验、导体的选择与校验、电流互感器的选择与校验、电压互感器的选择和避雷器的选择等）和变配电所的布置与结构设计。其中，主接线代表了变配电所主体结构，它对各种电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系，并将长期影响电力系统运行的可靠性、安全性、灵活性和经济性。 在设计的过程中，本人参阅了大量的供配电系统设计、变配电所设计、建筑电气设计规范等相关的规范和设计手册，最后对该校供配电系统进行了初步设计。本设计为毕业设计，其目的是通过设计实践，综合运用所学知识，理论联系实际，锻炼独立分析和解决电气设计问题的能力，为未来的工作奠定坚实的基础。 关键词：变压器电气主接线电气设备继电保护
目录 摘要 第1章绪论 (1) 1.1 供配电设计的意义和要求 (1) 1.2 供配电设计必须遵循的一般原则 (1) 1.3 设计步骤 (2) 1.4 本次设计的主要工作 (4) 第2章系统计算负荷及无功功率补偿 (5) 2.1 负荷计算 (5) 2.1.1 负荷计算的内容和目的 (5) 2.1.2计负荷的确定 (5) 2.1.3 按需要系数法确定计算负荷的公式 (5) 2.1.4 负荷计算的结果 (6) 2.2无功功率补偿及其计算 (7) 2.2.1 无功补偿的目的 (7) 2.2.2 无功功率的人工补偿装置 (7) 2.2.3 并联电容器的选择计算方法 (8) 2.2.4 无功功率补偿的计算 (8) 第3章变配电所位置和主变压器及主接线方案的选择 (10) 3.1 变配电所位置的选择 (10) 3.1.1 变配电所型式的概述 (10) 3.1.2变配电所位置选择的一般原则 (10) 3.2 变电所主变压器的选择 (11) 3.2.1 变电所主变压器选型的原则 (11) 3.2.2 变电所主变压器台数的选择 (11) 3.2.3 变电所主变压器容量的选择 (11) 3.3 变配电所主接线方案的选择 (12) 3.3.1 变配电所主接线设计要求 (12) 3.3.2 变配电所主接线方案的拟定 (13) 第4章短路电流计算 (17) 4.1 计算短路电流的目的 (17) 4.2 短路计算的方法 (17) 4.3 标么值法计算短路电流 (17) 4.3.1 标么值的概念 (17) 4.3.2 电力系统各元件电抗标么值的计算 (18) 4.3.3 用标么值法进行短路计算的方法 (18) 4.4 短路电流的计算过程与结果 (19) 第5章变配电所一次设备的选择校验 (22) 5.1 一次设备选择与校验的条件与项目 (22) 5.1.1 一次设备选择与校验的条件 (22) 5.1.2 一次设备选择与校验的项目 (22)
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 浅谈地铁供电系统的构成及形式 发表时间：2017-01-20T09:45:47.700Z 来源：《基层建设》2016年31期作者：李玉 [导读] 随着科学技术的发展，各大城市在大力建设地铁的同时，对供电系统的研究也不断深入。本文结合电气自动化在地铁中的应用，着重了解地铁供电原理，预防电力短路造成的安全事故，确保地铁安全运营。 深圳市地铁集团有限公司运营总部 摘要：地铁供电系统的安全是保障地铁车辆正常运行的基础。随着科学技术的发展，各大城市在大力建设地铁的同时，对供电系统的研究也不断深入。本文结合电气自动化在地铁中的应用，着重了解地铁供电原理，预防电力短路造成的安全事故，确保地铁安全运营。 关键词：地铁;供电;短路 1、地铁供电系统构成 根据功能的不同，地铁供电系统一般划分为以下几部分：外部电源;主变电所;牵引供电系统;动力照明系统;杂散电流腐蚀防护系统;电力监控系统。 1.1外部电源 外部电源是地铁供电系统主变电所接入的城市电网电源，其中形式分别有混合式供电、集中式供电、分散式供电等，而集中式通常是从城市电网110kV或66kV侧引入两回电源。比如北京地铁采用110kV外部电源，沈阳地铁采用66kV外部电源，但是必须至少有一回电源为专线。 1.2主变电所 主变电所的功能是接受城网高压电源，经降压为牵引变电所、降压变电所提供中压电源（通常为35kV或10kV），主变电所适用于集中式供电。主变电所接线方式为线变式或桥型接线。 1.3牵引供电系统 牵引供电系统的功能是将交流中压经降压整流变成直流1500V或直流750V电压，为地铁列车提供牵引供电，系统包括牵引变电所与牵引网，牵引网包括接触网与回流网。接触网有架空接触网（直流1500V）和接触轨（直流1500V或750V）两种悬挂方式，大多数工程利用走行轨兼作回流网;少数工程单独设置回流轨。 1.4动力照明供电系统 动力照明供电系统的功能是将交流中压（35kV或10kV）降压变成交流220/380V电压，为运营需要的各种机电设备提供电源。 1.5杂散电流腐蚀防护系统 杂散电流腐蚀防护系统的功能是减少因直流牵引供电引起的杂散电流并防止其对外扩散，尽量避免杂散电流对城市轨道交通主体结构及其附近结构钢筋、金属管线的电腐蚀，并对杂散电流及其腐蚀保护情况进行监测。 1.6电力监控系统 电力监控系统的功能是实时对地铁变电所、接触网设备进行远程数据采集和监控。在城市轨道交通控制中心，通过调度端、通信通道和变电所综合自动化系统对主要电气设备进行四遥控制，实现对整个供电系统的运营调度和管理。 2、地铁运营供电形式 地铁供电主要有第三轨供电和接触网供电。 2.1第三轨供电是在钢轨的左侧铺设一条特殊的“受流轨”，与轨道平行的第三轨，形状与钢轨相似，截面的形状亦为“工”字形，但体积小，直流电作为牵引动力。列车运行时靠车辆底部的电刷接触受流轨而传导电力。价格低廉，技术含量低，易于铺设，安全系数低。 2.2接触网供电，电网在列车上方，通过受电弓直接输入直流电，类似于电车。此法安全系数高，技术含量高，接触网铺设难度大，费用高。 3、为预防各种地铁电力故障，常采取馈线保护措施，形成自动化断电，从而降低损失。 3.1电力故障主要有短路故障、过负荷故障、过压故障等。 3.2针对电力故障所采取的馈线保护措施，主要有：大电流脱扣保护、电流上升率及电流增量保护、定时限过流保护、双边联跳保护、接触网热过负荷保护、自动重合闸保护等。 3.2.1大电流脱扣保护 大电流脱扣主保护被用于快速切除近端短路的故障，通常安装在断路器本体内。 工作原理为：假设列车在所有正常运行状况时的最大瞬时工作电流为Im，定值整定为I>KIm（其中，K为安全系数），一旦检测到瞬时电流超过定制，会立即跳闸，切断电源。 3.2.2电流上升率及电流增量保护 此馈线主保护使用比较广泛，它能切断近端短路电流，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。 工作原理为：电流上升率及电流增量保护由瞬时跳闸和延时跳闸两个原件并列组成，任何一个原件都可以直接跳闸。 3.2.3定时限过流保护 定时限过流保护有两个定值，启动电流I和延时时间T。当电流超过I时，保护启动，定时器也同时启动，在定时器时限未到达的这段时间内，若电流超过定制，则在定时器时限T到达后跳闸;反之，若电流回落至定值以下，保护返回。 3.2.4双边联跳保护 对于采用双边供电的接触网，应用比较广泛。对于同区间供电的两个变电站，由第一个感知到短路故障电流的站发出跳闸命令，跳开本站开关，同时发出联跳命令给联跳装置，再由联跳装置向临站发出跳闸信号，临站收到信号后，跳开开关。 3.2.5接触网热过负荷保护 本保护措施，主要是消除热过负荷故障，不一定是短路故障影响。 工作原理：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，从而根据接触网和空气的比热等热负荷特性及通风量的等环境条件，由公式给出接触网的电缆温度Tmax。当电缆温度超过Tmax时，则跳开该接触网空点开关，开关跳 南阳理工学院本科生毕业设计（论文） 学院（系）：电子与电气工程学院 专业：电气工程及其自动化 学生： 指导教师： 完成日期 2014 年 5 月 南阳理工学院本科生毕业设计（论文） 某小区供配电系统设计 Design for the Power Supply and distribution system of a residence community 总计： 36 页 表格： 10 个 插图： 9 幅 南阳理工学院本科毕业设计（论文） 某小区供配电系统设计 Design for the Power Supply and distribution system of a residence community 学院：电子与电气工程学院 专业：电气工程及其自动化 学生姓名： 学号： 指导教师（职称）： 评阅教师： 完成日期： 南阳理工学院 Nanyang Institute of Technology 某小区供配电系统设计 ［摘要］住宅小区供配电系统的稳定运行直接影响着人们的日常生活及秩序。因此研究小区供配电系统如何更好的实现安全、可靠、经济运行具有现实的意义。本课题初步对住宅小区的供配电系统进行设计，并根据国家相关标准对所设计的内容进行规范化。分析小区的原始数据和供电特点，对小区各类负荷进行计算；通过计算负荷选择变压器的容量和数目完成变电所的设计；合理选择电气主接线方式；根据短路电流选择合适的电力电缆；确定建筑物防雷等级，做好小区的防雷接地保护。设计过程中不仅要保证供电的质量和安全性，还应尽量满足供电的经济性，节省能源和材料。 ［关键词］计算负荷；短路电流；变压器；供配电设计；防雷接地 Design for the Power Supply and Distribution System of a Residence Community Electrical Engineering and Automation Specialty MA Jun-yao Abstract: Residence community for safe and reliable operation of the distribution system directly affects people's daily lives.This project is initially designed for the power supply and distribution system of the residence community. And also the design is normalized in accordance with the relevant national regulations and standards. So the power supply and distribution system in residence community district how to realize the safe, reliable and economic operation has realistic meaning. Analysis the raw data for the residence community and load calculation of the residence community. Based on the calculated load the measures of power supply and distribution of the residence community is designed. It includes the electric main wiring design, transformer and distribution substation design. Meanwhile the appropriate electric power cable are selected according to the short-circuit current. And the protection design about grounding for lightning is also essential. Not only must the quality and safety of power supply be ensured, but also the economical power supply, energy-saving and material-saving should be met as much as possible. Key words:Load calculation; Short-circuit current; Transformer; Power supply and distribution design; Grounding for lightning 目录 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。 , 南阳理工学院 本科生毕业设计（论文）( @ 学院（系）：电子与电气工程学院 专业：电气工程及其自动化 学生： 指导教师： ： 完成日期 2014 年 5 月 $ 南阳理工学院本科生毕业设计（论文） 某小区供配电系统设计 Design for the Power Supply and distribution system of a residence community 总计： 36 页 表格： 10 个 插图： 9 幅 南阳理工学院本科毕业设计（论文） 某小区供配电系统设计 Design for the Power Supply and distribution system of a residence community 学院：电子与电气工程学院 专业：电气工程及其自动化 学生姓名： 学号： 指导教师（职称）： 评阅教师： 完成日期： 南阳理工学院 Nanyang Institute of Technology 某小区供配电系统设计 ［摘要］住宅小区供配电系统的稳定运行直接影响着人们的日常生活及秩序。因此研究小区供配电系统如何更好的实现安全、可靠、经济运行具有现实的意义。本课题初步对住宅小区的供配电系统进行设计，并根据国家相关标准对所设计的内容进行规范化。分析小区的原始数据和供电特点，对小区各类负荷进行计算；通过计算负荷选择变压器的容量和数目完成变电所的设计；合理选择电气主接线方式；根据短路电流选择合适的电力电缆；确定建筑物防雷等级，做好小区的防雷接地保护。设计过程中不仅要保证供电的质量和安全性，还应尽量满足供电的经济性，节省能源和材料。 ［关键词］计算负荷；短路电流；变压器；供配电设计；防雷接地 Design for the Power Supply and Distribution System of a Residence Community Electrical Engineering and Automation Specialty MA Jun-yao Abstract: Residence community for safe and reliable operation of the distribution system directly affects people's daily project is initially designed for the power supply and distribution system of the residence community. And also the design is normalized in accordance with the relevant national regulations and standards. So the power supply and distribution system in residence community district how to realize the safe, reliable and economic operation has realistic meaning. Analysis the raw data for the residence community and load calculation of the residence community. Based on the calculated load the measures of power supply and distribution of the residence community is designed. It includes the electric main wiring design, transformer and distribution substation design. Meanwhile the appropriate electric power cable are selected according to the short-circuit current. And the protection design about grounding for lightning is also essential. Not only must the quality and safety of power supply be ensured, but also the economical power supply, energy-saving and material-saving should be met as much as possible. Key words: Load calculation; Short-circuit current; Transformer; Power supply and distribution design; Grounding for lightning 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)浅谈地铁供电系统的构成及形式
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