城市轨道交通系统架空接触网电分段的设置
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城市轨道交通系统架空接触网电分段的设置摘要:结合工程实践提出了城市轨道交通系统中1 500 V架空接触网电分段设置存在的问题,通过对受电弓过电分段可能产生的拉弧问题及对直流馈线保护的分析,提出将城市轨道交通系统架空接触网锚段关节形式的电分段设置在车站与牵引变电所同一端。
关键词:电分段;拉弧;直流馈线保护;新思路随着我国城市建设的快速发展,城市轨道交通并入了国民经济快速发展的轨道。
由于国内各地城市轨道交通项目同时建设,因此各工程的设计结合了各地的具体情况并借鉴了不同国家的技术及经验,形成各地城市轨道交通设计技术方案的多样性和多种技术形式共存的局面,其供电系统也不例外。
本文对工程中1 500 V接触网正线采用不同形式的电分段在设置中存在的问题进行了分析和探讨,并提出一些认识和建议。
1 电分段作用及形式1.1电分段的作用电分段的作用是通过在接触网中设置特殊的装置或结构形式将接触网分隔成若干个从结构和电气上相互隔离的区段。
接触网被电分段分隔成若干个独立供电分区后,可以实现各供电分区由相应的牵引变电所分别供电,保证供电质量,同时,在接触网故障时将事故范围控制在尽可能小的范围内,实现安全、可靠运营。
正线接触网的电分段示意图见图1。
目前,由于受接触网形式及安装空间的条件限制,国内外架空接触网电分段的采用形式不尽相同,主要包括以下几种形式。
1.2.1 柔性悬挂方式的电分段柔性悬挂电分段一般采用分段绝缘器方式和锚段关节形式。
分段绝缘器方式一般适用于空间狭小的地下隧道,可以节省空间,但须设置专用的分段绝缘器,同时存在列车受电弓滑过电分段时,因导线与分段绝缘器连接处存在受力“硬点”,容易造成受电弓离线并出现较为明显的拉弧现象,影响列车的受流质量。
锚段关节形式适用于空间条件较好的地面及高架线路,由于在电分段处两个相邻供电分区的接触线平行重叠,因此可以基本消除列车受电弓过电分段时的拉弧现象,保证了列车受流质量。
接触网锚段关节形式的电分段示意图见图2a。
架空接触网电分段的设置随着我国城市建设的快速发展,城市轨道交通并入了国民经济快速发展的轨道。
由于国内各地城市轨道交通项目同时建设,因此各工程的设计结合了各地的具体情况并借鉴了不同国家的技术及经验,形成各地城市轨道交通设计技术方案的多样性和多种技术形式共存的局面,其供电系统也不例外。
本文对工程中1500V接触网正线采用不同形式的电分段在设置中存在的问题进行了分析和探讨,并提出一些熟悉和建议。
1电分段作用及形式1.1电分段的作用电分段的作用是通过在接触网中设置非凡的装置或结构形式将接触网分隔成若干个从结构和电气上相互隔离的区段。
接触网被电分段分隔成若干个独立供电分区后,可以实现各供电分区由相应的牵引变电所分别供电,保证供电质量,同时,在接触网故障时将事故范围控制在尽可能小的范围内,实现安全、可靠运营。
正线接触网的电分段。
1.2电分段的形式目前,由于受接触网形式及安装空间的条件限制,国内外架空接触网电分段的采用形式不尽相同,主要包括以下几种形式。
1.2.1柔性悬挂方式的电分段柔性悬挂电分段一般采用分段绝缘器方式和锚段关节形式。
分段绝缘器方式一般适用于空间狭小的地下隧道,可以节省空间,但须设置专用的分段绝缘器,同时存在列车受电弓滑过电分段时,因导线与分段绝缘器连接处存在受力“硬点”,轻易造成受电弓离线并出现较为明显的拉弧现象,影响列车的受流质量。
锚段关节形式适用于空间条件较好的地面及高架线路,由于在电分段处两个相邻供电分区的接触线平行重叠,因此可以基本消除列车受电弓过电分段时的拉弧现象,保证了列车受流质量。
接触网锚段关节形式的电分段。
1.2.2刚性悬挂方式的电分段刚性悬挂通过锚段关节实现机械和电气分段。
在锚段关节处,两条汇流排平行重叠,重叠长度一般为3.6m,水平间距为200~300mm。
采用这种方式后两个相邻供电分区的接触线按平行等高重叠布置,见图2b,因此同柔性接触网的锚段关节形式电分段的情况相同,可以基本消除列车受电弓过电分段时的拉弧现象,保证了列车受流质量。
地铁接触轨(网)电分段设置的探讨和建议【摘要】介绍了地铁牵引供电的运行方式,以及正线接触轨(网)设置电分段的作用和方式。
本文重点讲述目前地铁正线接触轨(网)设置电分段的方式存在的一些问题以及作者提出的解决方案。
(主要以X线为例)【关键词】地铁牵引供电运行方式;牵引供电;正线接触轨(网);电分段;局部停电;1、引言近年来,随着武汉地铁的飞速发展,地铁线路的不断增加,武汉地铁已经进入了大网络时代。
目前,武汉轨道交通运营线路共有11条,总运营里程达460公里,车站总数291座,线路长度排名前10。
截至2023年10月,武汉轨道交通日均客运量超过370万乘次,稳居全国第六。
2023年9月28日,中秋国庆假期前一天,武汉地铁线网客运量521.45万乘次,刷新2023年4月30日创下的519.01万的纪录,这也是今年以来武汉地铁日客运量第三次突破500万大关。
那么随着武汉地铁线网客流量的快速增长,地铁运营的责任越来越大,为了保证地铁运营安全高效的运行,在发生故障时,怎样快速的恢复故障,减小事故影响范围是我们调度要做的最重要工作。
本文主要阐述当地铁正线发生突发事件时,为了保障人员安全,需要将一段区间或站台接触轨(网)进行紧急停电,受接触轨(网)电分段的位置的限制,在很多情况下,不得不扩大停电范围,从而扩大的对地铁运营的影响。
2、地铁牵引供电运行方式2.1 牵引供电正常运行方式先介绍一下某条地铁线路(简称X线)正线供电运行方式,正线牵引供电均采用接触轨式直流系统双边供电的方式,本文以X线为例:X线全线设置了2个主变电所、17个牵引降压所、2个降压所。
正线由15个牵引降压所的牵引机组供1500V直流电的供列车牵引动力。
图1 牵引降压所如图1所示,牵引降压所通过两台牵引变压器和整流器将35kV交流电通过降压并整流成1500V的直流电通过电缆输送到正线上给列车供电。
图2 X线正线接触轨示意图如图2所示,全线由15个牵引降压所给接触轨(第三轨)供直流电,每个牵引降压所分别引出4个直流开关馈到正线接触轨,通过采用电分段的分隔方式将全线上下行进行接触轨分成了31个供电臂,上行16个,下行15个。
地铁工程联络线接触网供电分段应用方案研究摘要:地铁工程联络线是用于在非运营期间的情况下将车辆从一条线路运行调往另一条线路,在不同线路之间起连接作用的跨线调车用线路,以保证地铁运输系统的机动性和互通性。
而工程联络线接触网供电分段的优化设计可以缩小供电故障时的停电范围,实现非故障线路的正常供电和运行,缩短故障紧急抢修停送电时间,增加供电的灵活性,减小线路间的相互影响。
关键词:地铁工程;联络线接触网;供电分段应用1地铁工程接触网施工关键技术的应用思路1.1地铁刚性接触网施工关键技术的科学性考虑到整个地铁刚性接触网的功能定位与结构组成,立足项目复杂场景,施工团队在整个建设周期内,应坚持科学性原则,着眼刚性接触的结构组成,综合分析主要应用场景,统筹兼顾系列要素,持续提升刚性接触网施工技术的应用效果。
具体来看,对于整个流程,技术团队需要做好总体把控,调整施工技术的各项参数,避免技术参数管控不严,影响最终的施工效果。
例如,根据以往经验,刚性接触网的刚柔过渡区域施工过程中,为保证施工质量,防范质量问题,施工人员需要确保受电弓包络线之间的距离保持在7.5cm,刚性接触网悬挂带电体与柔性接触网悬挂的下锚区域之间的距离保持在150m,借助空间距离调控,可以将导线之间的摩擦损耗管控在最低范围内,有效延长设备的使用寿命,降低后期设备的维护、保养成本。
1.2地铁接触网施工关键技术的实用性地铁刚性接触网施工涉及多个领域,涵盖不同技术内容,往往需要施工企业投入大量资源,调配机械设备、人员参与施工建设。
为适应这种情况,应全面兼顾提高施工质量与施工效率,排除干扰因素的影响,持续提升刚性接触网施工的可控性,避免质量问题发生[1]。
施工团队在规划与建设周期内,应突出实用性,深入做好刚性接触网施工关键技术环节的整合工作,依托技术应用流程的转换,技术框架的搭建,持续增强刚性接触网施工关键技术的应用水平,在确保施工质量的同时,降低施工总体难度。
城市轨道交通接触轨系统分段方式浅析作者:过铮来源:《名城绘》2019年第12期摘要:接触轨系统是城市轨道交通高压供电的重要形式之一,不同于传统接触网设备,接触轨系统更利于简化隧道施工且便于维护,可以降低地铁的施工与运维成本。
本文重点探讨接触轨系统分段方式的选择原则以及相关技术的应用,基于对供电形式、分段原理的介绍,分析了三种基本方式的特点,探讨了在实践设计中几种供电分段方式的应用。
关键词:轨道交通;接触轨;供电分段;应用策略电气与机械分段是电气化轨道交通线路设计中十分重要的内容,能够有效隔离故障区域并简化运维。
由于城市轨道交通有着相对复杂的线路结构以及特殊的运行环境,电气分段不仅能够起到控制故障影响范围和方便运维的作用,还是维持轨道交通运行秩序、确保列车运行安全的关键。
一、城市轨道交通供电形式与分段原理为了保障列车高速运行状态下电能供应的连续性,城市轨道交通需要在沿线站场设置变电所并安装高压供电设备,通过列车上的受电弓、集电靴和供电设备之间的接触完成电能传输,具体形式为悬挂式接触网与接触轨两类。
前者由于需要张挂于列车顶部,因此在地铁工程的应用中,要求有比接触轨供电情况下更大的隧道净空高度,而且对运行维护的要求更高,因此接触轨系统是城市轨道交通更经济的供电形式。
二者为了便于运维和提高线路运行可靠性,都设置有机械分段和电分段,其中接触网的电分段使用的是绝缘装置。
而接触轨则以机械断口为基础实现供电分段,其机械分段断口位置如图1所示。
此外二者在运行过程中,悬挂式接触网的受电弓与接触线之间始终保持连接,而接触轨的列车集电靴在通过电分段时会暂时脱离接触轨。
二、接触轨系统基本分段方式及其特点(一)常见分段方式及其演进由于机械分段是利用自然断口实现列车与接触轨之间的电气绝缘,因此接触轨的电分段设置和机械分段密切相关,具体电分段形式如图2所示。
根据机械分段断口长度可将其电分段形式分为大断口与小断口式,最初采用的是小断口式,但由于其存在明显的事故隐患,近年来已经很少有新线路使用这一分段方式,既有的小断口式电分段也陆续被改造为其它两种形式,而短接触轨式则是在大断口形式的基础上演化而来的。
SCIENCE &TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯地铁工程联络线接触网供电分段应用方案探讨魏锦地(厦门轨道交通集团福建厦门361000)摘要:当前国内地铁工程联络线接触网供电分段设计普遍采用单分段绝缘器和轨道绝缘结的方案,存在故障紧急抢修安全隐患和跨线调车作业效率低下的情况。
该文从供电分区、运营维护及调度作业等具体实际情况出发,对地铁工程联络线接触网供电分段进行方案优化,可以大大提高供电运行的灵活性和可靠性,实现地铁在有限的天窗点内快速安全恢复故障和高效的车辆跨线调度作业。
关键词:地铁工程联络线供电分段调度管理中图分类号:U231文献标识码:A文章编号:1672-3791(2022)09(a)-0043-03地铁工程联络线是用于在非运营期间的情况下将车辆从一条线路运行调往另一条线路,在不同线路之间起连接作用的跨线调车用线路,以保证地铁运输系统的机动性和互通性。
而工程联络线接触网供电分段的优化设计可以缩小供电故障时的停电范围,实现非故障线路的正常供电和运行,缩短故障紧急抢修停送电时间,增加供电的灵活性,减小线路间的相互影响。
1存在问题分析1.1原方案介绍当前国内地铁工程联络线接触网供电分段设计普遍采用在联络线中间段位置设置单分段绝缘器和在钢轨上设置绝缘结的方案,实现接触网机械电气隔离,实现接触网供电分区和轨道电流断开的功能,能满足两条正线间简单的供电分区,主要工程量如表1所示。
1.2方案不足分析工程联络线单分段绝缘器和绝缘结的方案虽然满足了接触网供电分区隔离的功能,但没有考虑线路故障时运营抢修组织程序复杂,抢修时间长,列车停在联络线上有误闯有电区的危险。
不足之处主要表现在:(1)工程联络线分段绝缘器发生故障,两条正线线路须同时停电开展故障紧急抢修,影响两条正线的线路正常运营,影响范围广,故障停运会造成社会不良的反应;(2)一条正线线路发生故障时,该故障线路接触网供电需要停电,由于未设置可视化自动接地装置,需手动挂、拆地线,接触网接地操作程序所用时间较长,造成故障恢复时间较长,同时也存在另一侧无故障线路有电区泄露电流对故障线路抢修人员感应电触电的危险;(3)工程联络线设备的维护保养因涉及两条线路的停送电和挂、拆地线等调度管理,配合难度大,存在操作确认环节等复杂情况,造成在有限的天窗点内线路间跨线调车专业效率低下的情况;(4)单分段绝缘器设置因不在工程联络线两头信号机处,如有一条正线侧联络线发生故障时,存在列车停靠在信号机前,列车同时跨越有电区和无电区的危险情况。
地铁车辆段(场)柔性接触网分段布置方案探讨作者:郑斌来源:《科学与财富》2018年第19期摘要:城市轨道交通车辆段(场)柔性接触网分段设置对车辆段(场)行车和检修安全至关重要,本文通过一次典型城市轨道交通车辆段接触网跳闸故障案例的多角度分析,探讨接触网分段布置方案,用于防范各类运营事故。
关键词:接触网;分段设置;跳闸;防范对策0 序言我国城市轨道交通的建设运营规模越来越大,截至2017年12月31日,我国内地累计有34个城市建成投运城轨线路5021.7公里,其中,2017年新增33条运营线路,868.9公里运营线路长度。
伴随车辆段、停车场的数量增加,柔性触网的架设量也大量增加,而车辆段(场)柔性接触网的分段合理布置对运营安全、停电维护、车辆检修、应急处置等非常重要,应在今后的设计中加以重视。
1 车辆段(场)柔性接触网分段布置情况柔性接触网分段布置主要有两种形式,一种是绝缘锚段关节形式,另一种是分段绝缘器形式。
绝缘锚段关节形式适用通过速度较高的正线柔性触网分段布置使用,分段绝缘器多适用于速度较低的渡线和车辆段(场)内有关线路柔性触网分段布置使用。
设置柔性接触网分段后,可以通过接触网分段处的隔离开关分合闸动作快速切除、隔离接触网故障区段而不影响其他区段接触网正常运行,或者快速对电源发生故障的接触网区段进行越区供电。
因此接触网分段的布置可以从整体上提升车辆段(场)接触网使用的灵活性与可靠性,提高接触网整体运行效率与质量,减小维护检修影响。
车辆段、停车场分段一般设置在如下位置:(1)根据《地铁设计规范》(GB50157-2003)要求车辆段、停车场与正线衔接处即出入段线处。
(2)相互独立的不同供电单元之间。
(3)检修库、运用库内、静调库等电化库入口及库内。
(4)洗车库两端。
(5)其他特殊需要隔离处。
2 典型故障案例概况2017年X月X日16时12分,某地铁车辆段牵混所213、215断路器跳闸,车辆段第3(图3中红色部分)、第5(图3中青色部分)供电单元失电。
浅议城市轨道交通接触轨供电分段方式摘要:随着社会经济的快速发展及城市化的大力推进,地下交通快速发展。
按照供电系统的要求接触轨需设有电分段,本文主要介绍了城市轨道交通接触轨供电分段方式,并结合实际提出了相关建议。
关键词:城市轨道交通;接触轨;电分段随着经济社会的快速发展及城市化的大力推进,传统交通已满足不了人们的需求,地下交通实时出现,并得到快速发展。
接触轨受流方式是最早的城市轨道交通牵引网受流方式,主要采用和走行轨相类似或相同的钢轨条作为正极供电轨向地铁车辆提供牵引与动力电能。
[1]接触轨的一般设置原则是尽可能地连续铺设,减少断轨,但出于安全和功能上的需求,接触轨需要在以下几种条件下设置断轨:在电分段处,道岔处,隧道紧急疏散联络通道处,人防门处,人行通道处和停车库内人行便道处。
由于接触轨断口的存在,会对车辆的连续可靠受流产生影响,尤其在电分段断口、道岔断口和连续断口处。
下面介绍城市轨道交通接触轨的电分段方式及存在的一些问题,并提出相应建议。
1 城市轨道交通接触轨供电分段方式出于缩小事故范围、提高继电保护的可靠性和便于分段检修等方面的考虑,接触轨在牵引变电所的出口处均需要设有电分段。
接触轨电分段在断口的设置上一般有3种设置方式:小断口分段方式、大断口分段方式和短接触轨分段方式[2]。
1)小断口分段方式小断口分段方式简易图见图1,一般断口长度需满足D<L2<L1。
小断口分段形式的断口长度一般大于接触轨由于温度升高而产生的伸长量及接触轨带电体的安全距离要求,且小于1 节动车上前后两套集电靴之间的距离,目前青岛地铁2、3 号线及深圳地铁3 号线小断口电分段处采用的断口长度一般为2 ~ 3 m。
当车辆通过该电分段时,机车能连续取流,集电靴通过车辆上的直流母线将两侧的供电臂相连,当出现短路故障时,则短路电流将通过集电靴和母线,对牵引所直流保护灵敏度及车辆上的集电靴产生不利影响,同时会扩大事故范围。
图1 小断口分段方式简易图其中D——接触轨断口长度;L1——动车前后集电靴长度;L2——相邻动车间集电靴长度。
城市轨道交通系统架空接触网电分段的设置摘要:结合工程实践提出了城市轨道交通系统中1 500 V架空接触网电分段设置存在的问题,通过对受电弓过电分段可能产生的拉弧问题及对直流馈线保护的分析,提出将城市轨道交通系统架空接触网锚段关节形式的电分段设置在车站与牵引变电所同一端。
关键词:电分段;拉弧;直流馈线保护;新思路随着我国城市建设的快速发展,城市轨道交通并入了国民经济快速发展的轨道。
由于国内各地城市轨道交通项目同时建设,因此各工程的设计结合了各地的具体情况并借鉴了不同国家的技术及经验,形成各地城市轨道交通设计技术方案的多样性和多种技术形式共存的局面,其供电系统也不例外。
本文对工程中1 500 V接触网正线采用不同形式的电分段在设置中存在的问题进行了分析和探讨,并提出一些认识和建议。
1 电分段作用及形式1.1电分段的作用电分段的作用是通过在接触网中设置特殊的装置或结构形式将接触网分隔成若干个从结构和电气上相互隔离的区段。
接触网被电分段分隔成若干个独立供电分区后,可以实现各供电分区由相应的牵引变电所分别供电,保证供电质量,同时,在接触网故障时将事故范围控制在尽可能小的范围内,实现安全、可靠运营。
正线接触网的电分段示意图见图1。
1.2 电分段的形式目前,由于受接触网形式及安装空间的条件限制,国内外架空接触网电分段的采用形式不尽相同,主要包括以下几种形式。
1.2.1 柔性悬挂方式的电分段柔性悬挂电分段一般采用分段绝缘器方式和锚段关节形式。
分段绝缘器方式一般适用于空间狭小的地下隧道,可以节省空间,但须设置专用的分段绝缘器,同时存在列车受电弓滑过电分段时,因导线与分段绝缘器连接处存在受力“硬点”,容易造成受电弓离线并出现较为明显的拉弧现象,影响列车的受流质量。
锚段关节形式适用于空间条件较好的地面及高架线路,由于在电分段处两个相邻供电分区的接触线平行重叠,因此可以基本消除列车受电弓过电分段时的拉弧现象,保证了列车受流质量。
接触网锚段关节形式的电分段示意图见图2a。
1.2.2 刚性悬挂方式的电分段刚性悬挂通过锚段关节实现机械和电气分段。
在锚段关节处,两条汇流排平行重叠,重叠长度一般为3.6 m,水平间距为200~300 mm。
采用这种方式后两个相邻供电分区的接触线按平行等高重叠布置,见图2b,因此同柔性接触网的锚段关节形式电分段的情况相同,可以基本消除列车受电弓过电分段时的拉弧现象,保证了列车受流质量。
1.3 锚段关节形式电分段的设置位置分析《地铁设计规范》(GB50157-2003)规定应设置在下列各处:“有牵引变电所车站的车辆惰行处;……”,电分段在车站中设置方式见图3的方式一。
根据线路节能坡的设计原则及列车靠右行驶的规定,列车惰行处一般应为车站的列车进站端。
主要考虑的是出站列车过电分段时受电弓和接触线不被较大的列车启动电流造成的电弧电流损伤。
比如DC 750 V三轨形式牵引网大间距断轨形式的电分段及1 500 V接触网分段绝缘器形式的电分段。
这两种电分段由于自身结构的限制均会使滑过的受电弓(集电靴)出现短时离线(轨),如果此时列车正在受流,拉弧情况也就无法避免。
那么,对于1 500 V 架空接触网柔性悬挂和刚性悬挂而言,是否可以将上下行的锚段关节形式电分段均设置在与牵引变电所同一车站端呢(见图3方式二)?下面从技术、工程实施及投资等方面进一步分析和探讨。
依照规范要求,将电分段设置在列车进站端的方式虽然可以解决拉弧问题,但也会带来一些其他问题:(1)工程投资加大。
由于牵引变电所工艺要求及受车站工艺设计的限制,牵引变电所一般设置在车站站台层一端,如按规范要求,则有一处电分段位于远离牵引变电所的车站一端。
目前,一般车站长度在150~250 m,如果按200 m考虑,则方式一比方式二的电缆路径长100 m以上。
如果每回1 500 V直流馈线电缆数量按4根(1400 mm2),电缆价格13万元/km计,仅直流电缆一项,方式一比方式二每处电分段多投资10万多元。
如再考虑低压控制电缆、电缆支架及工程安装费用等因素,则工程造价差异更大。
(2)工程实施难度大。
由于城轨车站内各种管线及数量繁多,且相互交错干扰。
就专业施工组织协调的难度而言,方式一也大于方式二。
2 直流馈线保护影响和拉弧问题分析2.1 拉弧问题的分析产生拉弧的前提条件是:受电弓与接触线之间存在空气间隙及必要的电压降。
柔性悬挂中的电分段,如图4所示,当列车从供电分区A经过电分段进入供电分区B 时,列车受电弓从接触网取流可分为3个阶段。
第1阶段:供电分区A的接触线向列车受电弓供电;第2阶段:通过节点1,进入并行接触区后,供电分区A及供电分区B的接触线共同向列车受电弓供电;第3阶段:通过节点2,进入供电分区B后,供电分区B的接触线向列车受电弓供电。
不难看出,列车受电弓过电分段时,可能产生拉弧现象的位置是在节点1和节点2的弓网结合和分离处。
如每列车按两端各设一个受电弓考虑,列车的最大启动电流3 000 A,不考虑供电分区中其他列车的影响,以此电流穿越电分段(并假设供电回路为电阻回路)。
列车受电弓均从供电分区A的接触线上受流,每个受电弓电流为启动电流的一半,即1 500 A;当列车行至节点1时,列车前端受电弓将由供电分区A接触线供电转变为由A、B 两区的接触线共同供电,在转变的瞬间,供电分区B的接触线与受电弓存在由分离到接触的过程。
产生拉弧的第一个必要条件已经存在。
现再分析放电电压的情况。
从图4可知两个供电分区均由同一段牵引变电所直流母线供电,直流母线电压为U1,列车受电弓的电压为U2,供电分区B的接触线在向列车供电前,其电压为直流母线电压U1。
可以看出,该过程中受电弓与供电分区B接触线之间的电压差即为与直流母线电压U1的电压差U12,而U12实际为直流馈线电缆回路的电压降:U12=(I启动/2)单根馈线电缆单位电阻电缆长度/每回电缆根数=(3 000/2)0.0470.1/4=1.76 V可见,弓网之间的电压差非常小,这说明弓网间隙只有在极小的情况下才会出现放电现象。
另外,电分段采用等高重叠布线的锚段关节形式,相对分段绝缘器方式而言,彻底改善了弓网配合特性,避免了分段绝缘器方式的电分段中存在的接触“硬点”,解决了受电弓过电分段时因受力突变带来的振荡离线拉弧的问题。
通过在上海城市轨道三号线和广州地铁二号线的使用,也证实了列车在通过设置在车站出站端的锚段关节形式电分段时,弓网未出现明显的离线拉弧现象。
2.2 直流馈线保护影响分析当列车启动通过设置在出站端的电分段时,会不会因电流的突变对继电保护带来影响,造成保护装置误动而导致直流馈线开关误跳。
下面结合直流馈线保护原理作一分析。
(1)直流馈线保护主要包括直流快速开关本体自带的大电流脱扣保护和继电保护装置中的电流变化率di/dt及电流增量DI保护。
目前国内1 500 V牵引供电系统普遍采用的直流馈线保护装置主要集中在西门子、赛雪龙和Adtranz三家,虽然三家的保护装置在整定方式上各有不同,但原理和功能基本相同,均是通过利用电流变化率和电流增量判断保护是否出口。
各种保护功能的整定原则主要包括以下内容:大电流脱扣整定值应高于相应的最大直流馈线电流;di/dt及DI保护主要应考虑与列车特性相配合,躲过列车的起动电流、制动电流、列车过电分段时的冲击电流和馈线重合闸时的冲击电流为原则;di/dt及DI的保护应躲过被保护范围外部故障时的故障电流。
(2)对大电流脱扣保护的影响。
大电流脱扣的整定依据主要是直流短路电流值和最大馈线电流值。
以接触网等效阻抗较大的柔性悬挂方式,牵引整流机组为3 000 kW的1 500 V 牵引供电系统为例,其远端短路直流短路电流一般不低于20 kA,最大馈线电流一般不超过3 kA,而大电流脱扣保护整定范围普遍在4~12 kA,整定值一般在6 kA以上。
从上述数值可以看出,当列车前端受电弓通过节点1时,馈电电流I2的电流增量为750 A左右,即使与直流馈线最大负荷电流相加,也达不到保护定值,因此不会影响大电流脱扣保护出口的可靠性。
(3)对di/dt及DI保护的影响。
对di/dt及DI保护整定时,往往需要考虑并避让各种正常运行情况下出现的电流变化率和电流增量,如列车启动、制动、列车过电分段以及直流快速开关重合闸时带来的电流变化。
△I整定值一般整定为大于列车的启动电流,如果供电分区设置在出站端时,可将△I 整定值适度调大即可,由于ΔI整定值与直流短路电流相差很大,因此对保护动作的可靠性的影响不明显。
对于di/dt保护,一般须对电流变化率与延时长度同时整定,为保证di/dt保护的正确出口,根据以往的工程设计经验,di/dt保护的电流变化率定值一般不小于150 A/ms,时间定值在30 ms以上,从该定值可以看出电流变化总量不会低于4500 A(150 A/ms30 ms),而受电弓在通过电分段的节点1和节点2时,每次给馈线电流I2带来的电流变化总量不会超过750 A。
也可直观地理解为,当受电弓以足够的速度滑过节点,给I2带来超过150 A/ms的电流变化率时,由于电流变化总量的限制,这种电流变化率的保持时间也只能维持在5 ms 左右,远未达到30 ms的时间定值要求,di/dt保护自然不会出口。
实际情况如何呢?也可近似地估算前端受电弓滑过节点1时,由供电分区A供电转变为由供电分区A、B共同供电所需的时间,即受电弓由与供电分区B接触线临界放电位置到与接触线接触的时间长度。
为便于计算,假设弓网在接触前的压差U12为1.76 V,其所对应的放电间隙不会超过1 mm;以柔性悬挂为例,根据接触线下锚抬升角度,受电弓在弓网临界放电位置与弓网接触点的水平距离S1一般不超过150 mm,这里按150 mm计算;根据列车的电气特性,列车速度为0~35 km/h时的加速度a一般不低于0.9 m/s2,按0.9 m/s2计算;车站长度按200 m考虑,电分段设置在车站端头;列车按A型车,6节编组,长度按140 m考虑,受电弓在列车两端的动车上,前端受电弓与电分段的距离S为30 m。
首先,计算列车启动加速到电分段位置时的时间t:列车在电分段位置时的速度v:v =at = 0.98.15 = 7.34 m/s 受电弓从弓网临界放电位置到弓网接触点所需的时间t:t= S1/v = 150/7.34 = 20.4 ms由于受到每次750 A电流变化总量的限制,受电弓过节点1时,电流I2变化所对应的电流变化率远小于di/dt保护的150 A/ms整定值。
因此,保护装置不会动作。
对于刚性悬挂而言,后端受电弓由于节点外侧的汇流排上翘角度比柔性悬挂大,S1更小,相应的t值更小。
因此,di/dt保护不会出口。