地铁直流牵引变电所的保护原理
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地铁直流牵引供电系统保护原理及配置简析摘要:轨道交通牵引供电系统普遍采用直流系统,为了保证列车正常运行和在故障情况下保障设备及人身安全,需要对直流供电系统配置详备的保护系统,本文主要分析了直流保护系统设计需考虑的因素及一般的整定计算的方法。
关键词:直流保护;计算方法;保护配置1引言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。
为了降低工程造价,设备国产化又是发展的主要原则。
目前,在地铁直流供电继电保护领域内,国产保护设备还处于起步阶段,国内主要城市的地铁直流保护均采用进口一体化设备,主要有Siemens公司的DPU96和瑞士Sechron公司的SEPCOS。
本文提出了直流牵引供电系统保护配置要求、原则以及整定计算方法,通过对直流保护系统原理的分析,希望能对轨道交通直流供电系统保护设备的国产化有所帮助。
2直流保护系统配置原则及应考虑的主要因素对于不同的地铁牵引供电系统,直流牵引系统的保护配置可能不相同,但是保护的作用是相同的。
牵引变电所内的直流系统的故障形式主要有:短路故障,过负荷故障,过压故障等,最常见也是危害最大的属短路故障。
短路故障与发生的短路点位置和短路性质密切相关,直流短路系统保护装置应能保证系统在发生短路故障时能够快速、有选择性切掉故障线路;在系统过负荷时能够发出报警;在故障消除后能够尽快的恢复供电。
另外在保证系统能够安全可靠供电的前提下,直流保护系统配置应力求简洁,避免保护配置过多,增加保护配合难度,同时也增加了工程投资费用。
基于以上原则,直流保护系统同时应考虑以下因素:(1)各种保护之间的相互配合关系,保证在直流系统发生短路故障时能可靠地切除故障;(2)保证列车正常运行时不会误跳闸而影响列车运行,能够避免列车的启动电流的影响和列车过牵引网分段时冲击电流的影响;(3)1500V直流馈线的保护配置应保证直流供电系统正常及越区供电情况下牵引网在近端、中部及远端发生短路故障时均能快速跳闸。
地铁直流牵引变电所在我国,地铁是城市公共交通的重点发展方向,设备国产化又是发展的主要原则。
在地铁直流供电继电保护领域内,国产保护设备还处于起步阶段,目前,国内主要城市的地铁直流保护设备均来自国外,例如广州地铁二号线选用的是德国Siemens公司的DPU96,武汉轻轨选用的是瑞士sechron公司的SEPCOS。
通过对部分国外产品的研究,笔者认为,直流保护设备的原理并不是十分复杂,功能实现在理论上也没有任何障碍,希望通过本文的抛砖引玉,在将来的不久,能够看到国产的直流保护设备在我国甚至国际市场成为主流。
1一次系统简介图1显示了一个典型的牵引变电所的电气主接线图,该所将主变电所来的交流高电压经整流机组降压、整流为直流1500V,再经直流开关柜向接触网供电。
我国上海和广州地铁的直流牵引供电系统均是如此,北京地铁采用的是第三轨受流器,其馈电电压为750V。
由于750V馈电电压供电距离短、杂散电流大,现在多采用1500V。
图2显示的是采用双边供电的上行接触网的分区段示意图,一个供电区由相邻的2个牵引变电所同时供电,这种双边供电的方式提高了供电的可靠性,同时分区段的方式使故障被隔离在某个区段以内,而不致影响其它供电区段,因而被广泛采用。
本文中所讨论的保护原理均基于1500V架空接触网双边供电方式。
2牵引变电所内直流保护的配置牵引变电所内的直流保护系统必须在系统发生故障时快速、准确地切除故障,同时又要避免列车正常运行时一些电气参数的变化引起保护装置误跳闸。
后备保护的存在增加了故障切除的可靠性,同时也增加了与主保护配合的难度,所以保护的配置也不宜过多。
不同的牵引变电所其电气特性不同,运行要求不同,所以保护装置的整定值不同,甚至保护的配置亦不相同。
通常,牵引变电所内的直流保护安装于开关柜中,其可能的配置如下:A.馈线柜:a.大电流脱扣保护;b.电流上升率保护;c.定时限过流保护;d.低电压保护;e.双边联跳保护;f.接触网热过负荷保护;g.自动重合闸。
地铁直流系统保护原理解读一、直流框架保护1、概述:地铁直流供电系统主要由牵引降压变电所、架空接触网、钢轨三部分组成。
每个牵引降压变电所内有两个整流机组,将来自110 kV /33 kV 主变电站的交流33 kV 经整流变压器降压为AC1200V交流电,经整流器组将AC1200V交流电变为直流DC 1500 V直流电后, 通过直流开关柜向接触网供电。
一般来说,正常情况下1号馈电线向下行方向接触网供电,2号馈电线方向上行接触网供电。
每个区间内的接触网由两个牵引变电所同时供电,称为小双边供电方式。
双边供电的优点是供电可靠性高,也可提高接触网电压水平,减少电能损耗。
当任一牵引变电所因故障不能正常供电时,该故障牵引变电所退出运行,即断开该馈线断路器,合上馈线越区隔离开关。
故障牵引变电所担负的供电臂经由相邻牵引变电所实行越区供电,此时称为大双边供电方式。
因地铁直流供电系统是不接地系统,即直流柜对地是绝缘安装。
当直流带电设备对直流柜柜体发生泄漏或绝缘损坏闪络时,为了及时将直流设备内发生的短路故障迅速切除,故直流系统设置了直流框架保护。
如果发生直流开关带电设备对直流柜柜体发生泄漏或绝缘损坏或直流1500 V 开关柜的正极与柜体发生故障时, 对设备尤其对人身安全会造成严重威胁,框架保护动作切断直流开关,确保设备安全。
为了设备和人身的安全,。
2、保护原理框架保护分为电压型框架保护和电流型框架保护保护两种(详见直流框架保护原理图)。
牵引变电所直流供电设备内部绝缘材料绝缘性能降低或失去功效,便可能危及人身安全,为防止人身伤害事故发生,可将直流系统框架泄漏保护装置安装在牵引降压变电所内,该保护主要包括反映直流泄漏电流的过电流保护以及反映接触电压的过电压保护,而过电压保护还作为钢轨电位限制装置的后备保护与车站的钢轨电位限制装置相配合。
(1)、柜架泄漏电流型保护:装置设置二段式框架泄漏电流保护,框架泄漏电流保护可以切除绝缘安装的直流开关柜或整流器柜内发生正极与框架短路故障。
地铁牵引直流馈线开关热过负荷保护的商讨【纲要】本文议论了地铁牵引供电系统直流馈线开关热过负荷保护的作用、原理、计算模型、保护整定方案,并剖析研究了实质营运的应用状况,对该保护的整定及使用拥有实践指导意义。
【重点字】热过负荷保护;牵引直流供电;继电保护1前言跟着全国城市轨道交通的迅猛发展,如北京、上海、广州等大城市的地铁已经建成了交织纵横的交通网络,客流量也在不停爬升。
有的地铁营运线路(如广州地铁三号线)已提早达到了设计的远期负荷,牵引电流大、颠簸性强的特色日趋突出。
为了保护直流牵引供电接触网/轨免受大电流的热效应而引起接触线断线、汇流排(接触轨)发生形变等问题,在牵引变电所内的直流馈线开关柜多数设置了热过负荷保护。
本文将经过商讨地铁牵引供电馈线开关柜热过负荷保护,联合营运经验,提出跳闸办理方法。
2热过负荷原理直流馈线开关柜是地铁牵引供电系统中特别重要的部分。
在传统的直流牵引供电继电保护中,设置了大电流脱扣、IMAX保护作为近端短路保护,delta I 、di/dt(或 DDL 保护)作为中远端短路的保护[1] 。
但以上保护都是针对接触网短路故障设置的,当开关本体故障短路或接触网导线发生短路故障时保护装置能够靠谱地动作。
而在列车运转速度和行车密度增添时,接触网 /轨馈电线的电流增大好多,接触导线过负荷时,以上保护不可以靠谱动作或是绝大多数状况不可以靠谱动作。
直流馈线开关柜热过负荷保护的动作原理主要以电流作为热模型为计算基础,收集外界环境温度(或使用设计参数)和接触线电流,经过保护控制装置程序计算,将计算结果与接触线的固有特征对比较,当负荷电流超出同意的额定电流一段时间此后就会出现过热的现象。
一旦高出规定值保护控制装置便发出报警、跳闸命令,进而达到保护接触网的目的。
热过负荷保护动作后存在一个接触网/轨降温计算过程,温度按近似的计算模型降落,直到温度恢复到同意范围内,保护装置才同意启动重合闸功能。
3热过负荷保护动作剖析不一样的厂家为地铁直流馈线开关柜设置的热过负荷保护方案各不同样,主要分为鉴于冷态曲线和鉴于热态曲线的两种保护[2] 。
浅析地铁直流牵引变电所的保护原理【摘要】在我国,地铁是城市公共交通发展的主要方向,也是缓解现有城市交通压力的主要方法和手段。
在目前的地铁工作中,设备国产化和电力稳定化已成为追求的重点,也是地铁行业发展的关键原则。
本文就以直流1500v双边供电牵引变压站为例,详细的阐述了地铁直流牵引变电所工作保护原理,以供相关工作人员参考借鉴。
【关键词】地铁;牵引变电站;保护;直流地铁在目前已成为环节城市交通压力的关键,已成为公共交通事业中的重要组成部分。
在目前的社会发展中,地铁也被称之为地下铁道,是一种地下运行的城市交通系统和捷运系统。
一般来说,地铁在运行中离不开变电站的配合与协助,变电站工作效率的高低直接关系着地铁运行安全与稳定性。
这就需要我们在工作中对地铁变电所进行深入系统的研究与总结,对其容易产生的种种缺陷与质量问题深入探讨与研究,从而避免由于变电所运行故障而造成的地铁运营影响。
1.牵引变电所概述牵引变电所是电力牵引的专用变电所。
一般来说,这种变电所主要是针对铁路系统和地铁系统设置的,是通过牵引变电所将区域内的电力系统传输过来的电力,根据电力牵引以及变电站的不同电压要求转变成为适用于电力牵引的电能。
然后在根据相关需要分别输送至沿线铁路的架空线路上,从而架设一定的接触网。
一般来说,牵引变电所在我们的生活中很少见到,但是它在交通运输行业中却较为常见,且是为车辆运行提供充足能源的关键。
一般来说,在目前的地铁运输系统中,电气化铁路沿线存在着诸多的牵引变电所,其相邻间距不能够超过50km。
在长的电气化铁路系统中,为了将高压输电线路电能能够形成一套系统化的管理模式和管理方式,一般都是在200~250km的范围之内设置相关的变电所,它在工作中除了需要具备一般变压器所拥有的电能转换之外,还需要将高压电网传输过来的电能通过相关的输电线路转化为普通电能输送给中间变电所,从而进行有效的传递。
2.牵引变电所结构组成牵引变电所是目前地铁运输领域中最为重要的电力系统之一,其在应用中是以单机容量为10000kv为主的降压变压器组成的,这种变压器结构模式也被我们在工作中常常称之为牵引变压器或者主变压器。
试论地铁750V直流控制与保护系统摘要:地铁直流牵引供电系统的核心是直流控制与保护系统,在直流供电系统发生线路或设备故障后,触发直流控制系统的保护功能,完成联跳、闭锁、重合闸等的控制动作,同时借助线路测试,保护系统的监测与保护功能,进行直流牵引供电系统故障的及时处置,以保护直流供电系统的运行安全。
本文针对地铁750V直流控制与保护系统,进行其运行方式、直流控制功能、系统保护功能与结构,以及电压保护、电流保护等的论述,明确了地铁750V直流牵引供电系统的直流控制及保护的原理、方式方法。
关键词:地铁直流控制;直流保护系统;牵引供电系统地铁750V直流控制与保护系统保证了地铁运营的安全,是地铁直流牵引供电系统的核心所在。
但直流控制与保护系统在实际的运行过程中,受到自身或是地铁运行环境的影响,在直流供电系统发生短路、设备故障后,控制或是保护系统反应不灵敏,系统的控制速动性不够,影响到保护的效果。
因此,通过直流控制与保护系统的深入分析研究,探寻其控制功能原理与保护方式方法,以进一步的优化地铁750V直流控制与保护系统,确保地铁直流牵引供电系统的安全可靠运行。
1.地铁750V直流控制与保护系统运行方式DC750V是我国地铁接触轨比较常用的供电电压等级,在地铁750V直流牵引供电系统正常运行的状态下,两套整流机组并联运行,以双边供电的形式为地铁接触轨持续供应电源。
如果是地铁运营近期,当其中一套整流机组出现运行异常,则另一套整流机组可维持供电,但如果是运营远期,则运行正常的机组也会停止运行。
在正线变电所解列的情况下,故障点的接触轨越区隔离开关关闭,与故障点相邻的两个变电所接替其运行,负责故障变电所供电范围的电源供应,实现大双边越区供电;在线路端头变电所解列的情况下,相邻变电所借助接触轨越区隔离开关实现单边供电,典型牵引变电所一次接线方式如图1所示。
采用该接线方式的750V直流牵引供电系统,在两套整流机组其中一套发生故障时,通过直流控制与保护系统进行越区供电的调整。
区域治理智能电力与应用地铁直流牵线供电系统的电气保护与定值高思铭北京地铁科技发展有限公司,北京 100000摘要:地铁牵引变电所直流保护装置是地铁电力系统正常工作的基础和前提,同时与地铁的安全息息相关。
地铁的牵引变电所直流保护装置能够在牵引供电系统发生故障时,及时断电,从而使地铁的故障影响范围缩小,同时还能使地铁故障的修复工作更加简单快捷。
因此,在地铁的运营过程中,地铁牵引变电所直流保护装置是保障地铁安全的关键环节,也是保证乘客的乘车安全的重要防护措施。
关键词:地铁牵引变电所;直流保护装置;行车安全地铁具有准时、快速、便捷、省时、舒适等优点,是现代城市交通的必要工具,由于避免堵车对上班时间的影响,得到了很多城市上班族的青睐。
地铁的正常运行是减轻城市地上交通压力的必要条件,地铁的正常运营离不开相关技术的支持。
地铁牵引变电所的主要用途就是降低主变电所带来的交流高压电经整流机组的电压,经过直流开关柜给接触网(轨)供电。
地铁牵引变电所主要由两个部分组成,一个部分是牵引整流机组,另一个部分是直流馈线保护装置。
牵引直流变电所的供电部位是两路交流高压环网,经两套牵引整流机组变成直流电向直流馈线装置供电,最终至接触网(轨)。
在直流系统发生故障的情况下,两套整流机组能够可靠的切断故障回路,确保其中一套能够继续供电;馈线线路能够通过保护装置的控制避免相互影响,从而保证直流系统的可靠供电,是地铁保持正常运营的后盾。
一、地铁牵引变电所的主要功能介绍一般采用相邻变电所双边供电的方式给接触网(轨)进行供电,从而为接触网(轨)的稳定供电提供技术上的保证。
设置直流保护装置的目的是在保护牵引变电所发生故障或接触网(轨)发生故障时能够以最快的速度切断电源,起到保护用电装置的作用,尽量缩小由于设备故障受到影响的部分,最大程度的保证地铁正常运营不受影响。
直流保护装置能够在牵引变电所以及接触网(轨)发生故障时第一时间切断电源,具有直流电短路过程中进行遮掩的效果,以最快的速度恢复设备的送电,减轻由于设备故障引起的地铁运营的不良影响,从而为地铁的安全准点运营保驾护航。
城市轨道交通直流系统保护配置及分析摘要:城市轨道交通供电直流系统在运行过程中,可能发生各种故障和不正常运行状态,会引起系统事故发生,对电气设备和人身安全造成威胁。
直流供电系统的控制和保护对确保轨道交通的安全、可靠运行,具有举足轻重的作用。
针对直流系统的故障形式,对直流系统进行保护配置,并分析各保护的功能。
关键词:城市轨道交通;供电直流系统;保护配置;故障中图分类号:U121文献标识码:A1保护配置典型的牵引变电所电器主接线图如图1所示,牵引变电所将主变电所送来的三相交流电(35KV或10KV)经过降压和整流后变为1500V或750V的直流。
图1 典型牵引变电所电器主接线图牵引变电所内的直流保护系统必须在系统发生故障时快速、准确地切除故障,同时又要避免列车正常运行时保护装置误动作[1]。
直流保护安装在开关柜中,通常保护配置如下。
1.1正极柜正极柜又称为进线柜,如图1中的201、202开关柜。
正极柜的作用是控制直流母线与车站变电所之间的通断,柜内主要由直流快速断路器(或电动隔离开关)、分流器、避雷器、测量与控制单元组成。
正极柜内的主要保护有:大电流脱扣保护、逆流保护。
1.2负极柜负极柜如图1中的2011、2021开关柜,柜内装有手动(或电动)隔离开关,并根据需要设置一套框架泄漏保护装置。
正极柜内的主要保护有:框架泄漏保护、接地保护。
1.3馈线柜馈线如图1中的201、202、203、204开关柜,安装在整机母线和接触网馈出电缆之间,其内配置正极母线、直流快速断路器及相关保护、控制设备。
馈线柜内的主要保护有:大电流脱扣保护、DDL保护、定时限过流保护、低电压保护、接触网热过负荷保护、联跳、自动重合闸。
1.4轨电位限制装置轨电位限制装置用于限制钢轨和地面之间产生较高的电压差,其电压检测及接触器主触点均接于钢轨和地之间[2]。
2保护功能以KF1300直流保护测控装置为例,对直流开关柜内的保护功能进行分析。
2.1大电流脱扣监视大电流脱扣监视用于快速切除近端短路的故障,安装在断路器本体内。
地铁牵引整流技术概述目前,地铁牵引供电系统多采用直流制,因此,变流设备成为该系统中的重要设备,并起着举足轻重的作用。
牵引直流电源是由牵引变电所通过整流机组降压整流而获得,为此就要充分研究整流技术的特点,并针对其特点对整流机组进行相应的保护。
2 地铁整流技术的特点2.1整流电路目前,在建和已建地铁的每座牵引变电所都设两套整流设备(也称为整流机组)。
由于地铁的直流牵引电压比较高(北京、武汉采用750V电压,其它城市都采用1 500V电压),所以整流设备几乎都是采用桥式整流电路。
为了减少地铁谐波电流对城市电网的污染,除北京部分地铁线路采用三相桥式六脉波整流电路外,轨道交通技术都采用三相桥式并联的十二脉波整流电路(简称双桥并联整流电路)。
采用两台阀侧电压相位差30。
的双绕组整流变压器牵引变压器与两台三相桥式整流器构成的等效十二脉波整流电路用一台三绕组或四象限整流变压器,阀侧电压相位差同样为30。
与一台双三相桥式整流器构成一套十二脉波整流机组。
两套十二脉波整流机组并联工作并不会改变整流脉波数,只有当两套机组的整流变压器网侧绕组分别移相+7.50,一7.50并联工作时,才形成等效二十四脉波整流。
2.2整流电路的特点(1)对于各种整流电路,其二次绕组容量、一绕组容量、网侧额定容量三者之间不尽相等,这是由于一次和二次绕组往往导电时间不等、电流波形不同、绕组利用率不一致所至。
(2)各种整流电路的变频变压器磁势不一定平衡。
2.3六脉波三相桥式整流电路的特点六脉波三相桥式整流电路是构成十二脉波整流电路的基础。
其特点如下:1关于容量对于各种单一的三相桥式整流电路(如Y/y、Y/d、D/y、D/d),其阀侧绕组容量、网次绕组容量、网侧额定容量三者均相等。
(2)关于磁势对于上述四种形式的整流电路,只要一次或二次有一个D(d)接绕组,则三次谐波就构成通路,从而消除激磁磁势不平衡现象,所以,工程上优先采用有D(d)接线形式,以利于磁势平衡。
直流牵引供电系统馈线保护原理与配置分析摘要:本文以伊朗德黑兰地铁采用的赛雪龙直流开关柜为例,通过介绍几种主要保护功能原理,保护功能如何整定,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:牵引供电系统,直流馈线保护,配合整定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几种主要形式。
一、大电流脱扣保护大电流脱扣保护属于断路器的本体保护,不具有延时性。
通过断路器内设置的脱扣机构实现保护。
当通过断路器的电流超过整定值时,脱扣器马上动作,使断路器跳闸实现保护。
其固有动作时间仅几毫秒,所以大电流脱扣保护非常灵敏。
该保护用以快速切除金属性近端短路故障,往往先于电流上升率及电流增量保护动作。
而对于短路点在远端的情况下,由于短路电流相对较小,大电流脱扣不能有效保护。
大电流脱扣保护的整定值要通过计算和短路试验设定,整定值的配置原则是:比最大负荷时列车正常启动的电流大,并且比最大短路电流小。
二、定时限过流保护当直流线路发生长时间的非正常的电流增大时,可以设置定时限过流保护,通过在保护控制单元预先设定电流最大值和时间值来实现保护功能,保护原理与大电流脱扣保护类似,不同之处电流最大值的设定应小于大电流脱扣保护装置动作值,且过电流延时T的单位是秒,远远大于脱扣保护动作延时。
对于最大电流值的设定,要求小于被保护线路末端短路电流,且大于列车的启动电流。
通过过电流定值和过电流延时时间定值的整定,躲过列车正常启动、加速过程引起电流变化而产生的误动作。
三、DDL 保护DDL 保护是一种反应电流变化趋势的保护,它逐渐成为直流牵引网末端短路的主保护。
采用DDL?保护功能,在牵引直流供电系统中作为主保护,赛雪龙直流柜控制保护单元SEPCOS通过分析电流上升率di/dt、电流增加持续的时间t?及电流增量ΔI,检测中远距离短路故障,其故障电流低于断路器的大电流脱扣整定值。
地铁牵引供电系统保护摘要: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:保护;馈线;直流;保护;地铁目前,国内主要城市的地铁直流保护设备均来自国外,例如广州地铁二号线选用的是德国Siemens公司的DPU96,武汉轻轨选用的是瑞士Secheron公司的SEPCOS。
通过对部分国外产品的研究,笔者认为,直流保护设备的原理并不是十分复杂,功能实现在理论上也没有任何障碍,希望通过本文的抛砖引玉,在将来的不久,能够看到国产的直流保护设备在我国甚至国际市场成为主流。
一、电流上升率保护(di/dt)和电流增量保护ΔI电流上升率保护(di/dt)和电流增量保护ΔI是两种重要的保护。
这两种保护可以在短路发生的初期检测到故障,相应的断路器可以在短路电流达到稳态值之前将故障回路切除,保护设备的安全。
它的原理是:直流牵引的正常电流与故障电流在特征上有比较明显的区别。
例如,假设列车的最大工作电流为4kA,列车起动时电流从零增长到最大电流值约需要8秒,那么一列列车正常的起动电流上升率仅为0.5kA/s,而故障电流的上升率可达到单列列车起动电流的几十甚至上百倍。
电流上升率保护(di/dt)(以下简称di/dt保护)和电流增量△I保护(以下简称△I保护)就是根据故障电流和正常工作电流在上升率这一特征上的不同来实现保护功能的。
在实际运用中,di/dt保护和△I保护是通过相互配合来实现保护功能的,而且这两种保护的起动条件通常都是同一个预定的电流上升率值。
在起动后,两种保护进入各自的延时阶段,互不影响,哪个保护先达到动作条件就由它来动作。
地铁直流牵引变电所的保护原理地铁直流牵引变电所是地铁系统中重要的供电设施之一,它起到将交流电转换为直流电并为地铁列车牵引系统提供所需电能的作用。
为了确保地铁直流牵引变电所的安全运行,必须对其进行合适的保护。
下面将介绍地铁直流牵引变电所的保护原理。
1.短路保护:短路是指电路中两个导体之间的低电阻路径,会导致电流迅速增大,可能引发设备的过电流和过热。
地铁直流牵引变电所采用短路保护装置来检测和切断被短路的电路。
常用的短路保护装置包括保险丝、断路器和短路保护继电器。
当短路发生时,这些装置会迅速切断电路,防止过电流对设备和系统造成损坏。
2.过电流保护:过电流是指电流超过正常工作范围的电流,可能导致设备过载和损坏。
地铁直流牵引变电所的过电流保护装置能够监测电流的变化,并在电流超过设定值时发出信号,触发切断电源供给。
常见的过电流保护装置包括保护继电器、断路器和电流互感器。
通过这些装置,可以避免过电流对设备造成损坏,并保护设备和系统的安全运行。
3.过热保护:地铁直流牵引变电所中的设备在长时间高负载工作的情况下,容易产生过热现象。
过热会导致设备性能下降,甚至设备损坏。
为了保护设备免受过热的影响,地铁直流牵引变电所通常采用温度保护装置进行监测和控制。
这些装置能够检测设备的温度,并在温度超过设定值时发出信号,触发切断电源供给或降低电流输出。
常见的温度保护装置包括热继电器和温度传感器。
4.接地保护:设备和系统的接地是为了保障人身安全和电气设备的正常运行而设置的。
地铁直流牵引变电所的接地保护装置能够检测接地电流的变化,并在接地电流超过设定值时发出信号,切断电源供给。
常见的接地保护装置包括接地故障保护器和接地继电器。
通过这些装置,可以避免接地故障对设备和系统的安全运行造成影响。
以上是地铁直流牵引变电所的保护原理的介绍。
准确可靠的保护装置可以有效保护设备和系统的安全运行,降低故障风险,提高设备的可靠性和运行效率。
同时,合理的保护原理和装置的选择也需要考虑地铁直流牵引变电所的特殊情况和要求,确保保护装置的适用性和可靠性。
地铁直流框架保护原理及应急处理程序1、概述直流框架保护是一种独特的电源保护装置,仅存在于地铁供电系统中。
当框架保护动作时,将导致地铁牵引系统大规模停电,中断列车运行。
许多地铁公司都有过因框架保护动作导致列车停运的案例:例如,1999年6月,由于广州地铁1号线钢轨电位升高,直流框架保护动作导致变电站进线的6个直流开关柜和2个35kV整流变压器跳闸。
同时,向故障变电站供电的相邻两个变电站的两个直流开关分别跳闸,导致园区及长寿路前方接触网大规模停电,影响列车运行42分钟;2022年1月3日,深圳地铁仅开了几天。
同样,由于框架保护的作用,深圳地铁4号线全线瘫痪,影响行车近4小时。
通过兄弟地铁的教训,充分说明了框架保护的重要性和特殊性。
因此,我们必须认真了解和熟悉框架保护的原因和装置的动作原理,调整框架保护与轨道电位限制装置的动作配合关系,掌握框架保护动作时的应急程序2、直流牵引系统为什么要设置框架保护为了保证牵引供电系统的安全运行和接触网的安全供电,有效地排除供电系统的各种故障,供电系统成功地采用了二次继电保护系统,快速有效地切断了各种故障点,防止停电范围扩大,最大限度地改变供电运行方式,如退出故障牵引站,解除联跳信号,利用牵引大双边电源,可及时恢复接触网供电,以确保地铁的正常运营不受影响。
设置直流框架保护是因为在直流开关带电设备泄漏或绝缘损坏闪络到直流柜时,原有的直流保护无法发挥应有的作用。
为了保护直流设备的安全,及时排除直流设备中的各种短路故障,并为直流系统设置直流框架保护,以防直流开关带电设备泄漏或绝缘损坏直流柜,框架保护动作将跳闸并切断相关直流开关的电源,有效切断故障,从而保护设备的安全。
3、直流框架保护动作原理直流框架保护按动作类型可分为电流型和电压型。
框架保护装置原理示意图3.1电流型框架保护和电压型框架保护的原理:电流型框架保护主要检测设备外壳对地电流;电压型框架保护检测的是设备外壳对直流设备负极之间的电压,由于小电阻可以忽略不计;设备外壳可认为直接接地,钢轨是和直流设备负母排相连的,所以电压型检测的电压相当于钢轨和地之间的电压。
浅析地铁直流牵引变电所的保护原理2009年04月04日星期六 03:550 引言在我国,地铁是城市公共交通的重点发展方向,设备国产化又是发展的主要原则。
在地铁直流供电继电保护领域内,国产保护设备还处于起步阶段,目前,国内主要城市的地铁直流保护设备均来自国外,例如广州地铁二号线选用的是德国Siemens 公司的DPU96,武汉轻轨选用的是瑞士sechron公司的SEPCOS。
通过对部分国外产品的研究,笔者认为,直流保护设备的原理并不是十分复杂,功能实现在理论上也没有任何障碍,希望通过本文的抛砖引玉,在将来的不久,能够看到国产的直流保护设备在我国甚至国际市场成为主流。
1 一次系统简介图1显示了一个典型的牵引变电所的电气主接线图,该所将主变电所来的交流高电压(典型值:33kV)经整流机组(包括变压器及整流器)降压、整流为直流1500V,再经直流开关柜向接触网供电。
我国上海和广州地铁的直流牵引供电系统均是如此,北京地铁采用的是第三轨受流器(上海和广州地铁则是架空接触网),其馈电电压为750V。
由于750V馈电电压供电距离短、杂散电流大,现在多采用1500V。
图2显示的是采用双边供电的上行接触网的分区段示意图(下行亦相同),一个供电区由相邻的2个牵引变电所同时供电,这种双边供电的方式提高了供电的可靠性,同时分区段的方式使故障被隔离在某个区段以内,而不致影响其它供电区段,因而被广泛采用。
本文中所讨论的保护原理均基于1500V架空接触网双边供电方式。
图1 典型牵引变电所电气主接线参考图?? 图2 双边供电接触网分区段示意图图3 短路电流与列车运行电流示意图2牵引变电所内直流保护的配置牵引变电所内的直流保护系统必须在系统发生故障时快速、准确地切除故障,同时又要避免列车正常运行时一些电气参数的变化引起保护装置误跳闸。
后备保护的存在增加了故障切除的可靠性,同时也增加了与主保护配合的难度,所以保护的配置也不宜过多。
不同的牵引变电所其电气特性不同,运行要求不同,所以保护装置的整定值不同,甚至保护的配置亦不相同。
通常,牵引变电所内的直流保护安装于开关柜中,其可能的配置如下:A.馈线柜(图1中对应211,212,213,214开关柜):a.大电流脱扣保护(over-current protection);b.电流上升率保护(di/dt protection);c.定时限过流保护(definite-time over-current protection);d.低电压保护(under-voltage protection);e.双边联跳保护(transfer intertrip protection);f.接触网热过负荷保护(cable thermal overload protection);g.自动重合闸(automatic re-closure)。
B.进线柜(图1中对应201,202开关柜):a.大电流脱扣保护(over-current protection);b.逆流保护(reverse current protection)。
C.负极柜:a.框架保护(frame fault protection)。
D. 轨道电压限制装置a. 轨道电压限制保护3主要保护的原理牵引变电所内的直流系统的故障形式主要有:短路故障,过负荷故障,过压故障等等,最常见的也是危害最大的是短路故障。
从本质上讲,短路故障有两种类型,一种是正极对负极短路,另一种是正极对大地短路。
所内配置的多数保护都是为了切除前一种故障,框架保护则是为了切除后一种故障。
对于前一种故障,多数是由于架空接触网对钢轨短路所引起的,短路点离牵引变电所的距离决定了短路电流的大小。
远端短路故障电流的峰值与列车启动时的电流峰值相近,甚至小于该电流,所以,远端短路故障电流与列车启动电流的区分,是牵引变电所直流保护的难点。
另外,列车受电弓过接触网分段时,也会有一个峰值较高的电流出现。
图3是典型的近、远端故障电流与列车受电弓过接触网分段时的电流时间特性示意图。
以下介绍牵引变电所内的主要的直流保护的工作原理:大电流脱扣保护主保护,与交流保护中的速断保护类似,用以快速切除金属性近端短路故障。
这种保护是直流断路器内设置的固有保护,没有延时性,它通过断路器内设置的脱扣器实现。
当通过断路器的电流超过整定值时,脱扣器马上动作,使断路器跳闸。
一般来说,该保护的整定值要通过计算和短路试验得出,整定值要比最大负荷下列车正常启动的电流大,也要比最大短路电流小。
电流上升率保护广泛使用的中远端短路主保护,它在多数情况下能正确区分列车正常运行电流和中远端短路电流,主要用于切除大电流脱扣保护不能切除的故障电流较小的中、远端短路故障,其工作原理如下:电流上升率保护触发的条件是唯一的,即当电流的变化率di/dt>A,A是电流上升率的定值。
满足触发条件di/dt>A时,电流上升率保护启动(该时刻记为t)。
该保护启动后,产生跳闸的条件只要在以下两个条件中满足任意一个即可:1.经过时间T1后,di/dt仍然大于B;2.经过时间T2后,ΔI>L,ΔI=It+T2-It;如图3,在t时刻,列车受电弓过接触网分段后重新与接触网连接,此时电流的绝对数值It较小,而di/dt由于充电效应则较大,短路电流和列车运行电流均可满足启动条件,但经过适当的延时后,对于列车运行电流来讲,由于充电效应维持的时间很短,电流已经经过了一个从很小到数倍于正常电流,再到正常电流的过程,此时,di/dt通常是负值,ΔI也很小,所以出发跳闸的条件一个也不满足,电流上升率保护返回;对于短路电流来讲,此时,短路仍然存在,只要距离不是非常远,通常一定满足条件1和2,致使保护跳闸。
单列列车t时刻启动时,可能di/dt>A,保护启动,但经过时间T1后,di/dt<B,ΔI<L,保护自动返回。
值得注意的是,定值T1、T2、A、B、L的选取非常重要,它决定了保护动作的正确性和快速性。
定时限过流保护电流上升率保护的后备保护,通常该保护的电流整定值Idmt较小,一般按馈线最大负荷考虑,以达到切除远端短路故障的目的,其动作延时Tdmt也较长,以避开列车启动的时间,广州地铁二号线牵引供电系统中该保护设计的Idmt为3000A,延时Tdmt为30秒。
当电流第一次超过定值时,保护启动,在延时Tdmt的时间段内电流一直超过定值,可认为是短路电流,触发跳闸,如果中间任一时刻电流没有超过定值,保护自动返回,等待下次启动。
低电压保护其作用和定时限过流保护一样,作为电流上升率保护的后备保护,一般与其它保护及延时Tdmt必形式互相配合,不作为单独的保护使断路器调跳闸。
它的整定值Umin须列车正常运行时的运行情况互相配合,应考虑最大负载下列车的启动电流和启动持续时间,还要考虑在一个供电区内多部列车连续启动的情况。
,保护启动,在当发生短路故障时,直流输出电压迅速下降很多,当输出电压<Umin一定的延时时内输出电压一直保持<U,则低电压保护发出动作信号。
min双边联跳保护对于采用双边供电的接触网,它是广泛使用的一种保护手段,正如上文所介绍,在一个供电区内的接触网由两个变电所对其供电的,当其中一个所的直流馈线断路器因为某些保护跳闸的同时,还会发出联跳指令,使为同一个供电区供电的直流馈线断路器都跳闸。
它能切除故障电流特别小的远端短路故障,跳闸命令是由感知到较大近端短路故障电流的相邻站发出的。
只要给一段接触网供电的两个牵引站有一个正确跳闸,另一个立刻也会跳闸,因而可靠性很高,确保满足GB50517-92<<地下铁道设计规范>>的第8.2.21条“在事故状态下接触网短路电流的保护,应保证单边供电接触网区段一条馈线的开断和双边供电接触网区段两条馈线的开断”。
双边联跳保护的原理如下:图2显示了一条接触网的两段,左边一段由牵引变电所A和B(简称A站和B站,下同)供电,右边一段则由B站和C站供电,当短路点发生在靠近A站的c位置时,A站的大电流脱扣保护首先动作,而B站则由于短路电流小等因素,大电流脱扣和di/dt等保护均无法动作,位于A站的双边联跳保护则发出联跳命令,将B站的213开关跳开。
当B站退出运行时,则B站越区隔离开关2133合上,双边联跳保护根据B站2133的位置判断另一端是由C站213开关供电,跳闸的对象则为C站213开关。
框架保护框架保护适用于直流设备的正极对机柜外壳(与大地相连)或接触网对架空地线短路时的情况。
如图4所示,在正常无短路状态下,钢轨(负极)与地的绝缘良好,几乎没有漏电流通过A点,当故障f1发生时,即直流设备的正极对机柜外壳短路时,故障电流If1由正极通过A点,经泄漏电阻Rl回流至负极,框架保护检测位于A点的机柜外壳对地的漏电流If1,超过整定值则迅速动作。
通常,在地和负极之间还安装一个排流柜,当排流柜投入运行时,其等效电阻值远小于Rl ,If1大大增加,这样,即使钢轨(负极)与地的绝缘非常良好,泄漏电阻Rl 非常大,由于排流柜提供了漏电流If1的通道,大大提高了框架保护动作的灵敏性。
当故障f2发生时,即接触网与架空地线发生短路时,由于A点离故障点较远,故漏电流较小,检测A点漏电流不能检出故障,此时框架保护检测外壳和负极之间的电位差。
在正常无短路状态下,外壳和负极之间的电位差很小,故障f2发生时电位差迅速变得很大,框架保护可以迅速动作。
而对于正极对机柜外壳短路的情况,若未投入排流柜,钢轨(负极)与地的绝缘亦很好,漏电流可能不足以启动框架保护,但电压检测元件则可使之迅速动作。
通常,电流检测元件作为框架保护的主保护,电压检测元件作为后备保护。
框架保护动作的结果是:迅速跳开本站内所有的直流开关、交流侧进线开关及邻所向本区段供电的直流开关,并需由人工复归后方可重新合上开关;轨道电压限制保护轨电位限制装置控制一控制原则规电轨电位限制装置的控制分两种,一种是通过检测轨道电压实现,另一种是通过人工施加试验电压实现,如下图:正常运行,轨电位限制装置检测轨道和大地之间的电压,该电压经过V11模块整流后施加给R10;而人工施加的试验电压,是通过S24旋纽把交流220V电压经过V12整流模块整流后施加给R10。
F21、F22继电器分别检测R10上的电压,当该电压上升到92V时,经过一定的延时(秒),F21继电器动作,发出合闸命令;当电压上升到150V时,F22继电器动作,发出合闸命令。
由F21继电器动作使断路器合闸的方式我们称为“一段动作(U?)”,由F22继电器动作使断路器合闸的方式我们称为“二段动作”(U??)。
二、控制过程1.合闸合闸的原则是想尽办法让合闸继电器K02受电,使由它驱动得断路器合闸线圈得电,从而使断路器合闸。