地铁直流牵引供电系统中的di_dt和_I保护

自的延时阶段，互不影响，哪个保护先达到动作条件 时时间满足。在电流上升的过程中，虽然电流上升率曾
就由它来动作。一般情况下，ｄｉ／ｄｔ 保护主要针对中远 经回落到ｄｉ／ｄｔ整定值以下，但未达到ｄｉ／ｄｔ返回延时值，
距离的非金属性短路故障，ΔＩ 主要针对中近距离的非 因此保护未返回。
金属性短路故障（金属性直接短路故障由断路器自身
ｄｉ／ｄｔ ａｎｄ ΔＩ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ＤＣ ｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍｅｔｒｏ ｖｅｈｉｃｌｅｓ
ＤＯＮＧ Ｂｉｎ
（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｍｅｔｒｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１０３８０，Ｃｈｉｎａ）
（上接第 ３９ 页） 在控制电路中，开关柜控制单元通过图 １ 中的电压
变送器 Ｕ ２ 来判断合闸前线路是否处于有压状态。如果 线路处于有压状态，则控制单元在断路器合闸时输出闭 锁信号至保护单元。断路器在合闸后，保护单元将ｄｉ／ｄｔ 和ΔＩ 保护闭锁约３００ ｍｓ，以躲过合闸时的冲击电流。
２ ｄｉ／ｄｔ和ΔＩ保护整定的原则
方向性。一些旧型号的保护继电器对于反向电流是不 会动作的。由于Leabharlann Baidu机型保护继电器的普及，新一代的继 电器对于正向及反向电流可以有不同的整定值。一般 来说，反向电流的整定值比正向电流的整定值大得多。 这样对于系统可靠性又有了一定的提高。 １．４ 合闸闭锁
在双边供电线路中，当断路器合于带负载的线路 上时，由于负载电流根据线路阻抗的大小而重新分配， 流过新合上断路器的电流与故障电流非常相似。在这 种情况下，保护有可能误动作。因此，保护装置需要设 置相应的闭锁措施。 （ 下转第５３页）
直流系统短路具有短路电流上升速度快，短路电 流大的特点，因此直流系统的保护有别于交流系统。在 地铁直流牵引系统常用的保护中，电流上升率ｄｉ／ｄｔ 保 护和电流增量Δ Ｉ 保护是两种重要的保护。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。本文简要介绍这两种保护的原理及整定 原则。
掉对应的 ２６９ 线，并将拆除的线包扎好；同时将脚炉附
（２ ）加强对辅机保护电器——自动开关的检测，保
近的杂物清理干净，消除火灾隐患。
证其在电路电流大或短路时能自动切除电源，避免辅
（２）干燥器加热管用于冬季空气管路结冰后解冻， 机绕组过流烧损接地；在日常检修中，对自动开关跳不
南方冬季温度高，不存在此类问题，因此对加热管接线 开或用手扳不灵活、拉弧严重的，一律更换；利用便携
那么一列列车正常的启动电流上升率仅为 ０．５ ｋＡ／ｓ。 段时间不超过ｄｉ／ｄｔ 返回延时整定值，则保护不返回；
而故障电流的上升率可达到单列列车启启动电流的 反之保护返回。
几十甚至上百倍。ｄ ｉ ／ ｄ ｔ 和Δ Ｉ 保护就是根据故障电
图３ 是Δ Ｉ 保护针对几种典型电流的动作情况：
流和正常工作电流在上升率这一特征上的不同来实
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第３期 罗 明，龚菊芳：ＳＳ６Ｂ型机车“辅接地”的原因及改进措施
可以拆除脚炉正负电源线：正端在司机室取暖开关 胶垫，接线端子尾部刷绝缘漆；加强盒盖密封胶圈的检
２４５ＱＳ（２４６ＱＳ）上去掉２７２、２７３线（２７７、２７８线），负端去 查并作淋雨试验，不合格的就更换。
３ 结论
由于线路及列车情况的复杂性，ｄｉ／ｄｔ 及Δ Ｉ 保护的
整定值除了理论计算外，必须经过相应的现场试验来 最终确定。广州地铁１ ５００ Ｖ直流断路器较为典型的保护 整定值见表 １。
项目 ｄｉ／ｄｔ ｄｉ／ｄｔ延时 ΔＩ ΔＩ 延时
表 １ 保护整定值 整定值 ４０ Ａ／ｍｓ ４０ ｍｓ ４ ０００ Ａ ５ ｍｓ
［２］ ＳＩＥＭＥＮＳ． ＳＩＴＲＡＳ ＤＰＵ９６ ＤＩＧＩＴＡＬ ＰＲＯＴＥＣＴＩＶＥ ＵＮＩＴ ＡＮＤ ＣＯＮＴＲＡＬＬＥＲ ［Ｚ］．Ｇｅｒｍａｎｙ：ＳＩＥＭＥＮＳ ＡＧ，１９９８．
［３］ ＳＩＥＭＥＮＳ． ＳＩＴＲＡＳ ８ＭＦ９４ ＤＣ－ＳＷＩＴＣＨＧＥＡＲ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＩＮ－ ＳＴＲＵＣＴＩＯＮＳ ＶＥＲＳＩＯＮ Ｆ２ ［Ｚ］．Ｇｅｒｍａｎｙ：ＳＩＥＭＥＮＳ ＡＧ，１９９９．
也作相应切除。
式自动开关测试装置，对自动开关定期测试，有效防止
保护失灵现象。
４ 结论
从２００２ 年３ 月开始，株洲机务段对 ＳＳ６Ｂ 机车“辅接 地”故障进行重点整治，重点落实上述措施。从一年来 的技术数据统计可知，后 ２ 个季度“辅接地”故障发生 率比前 ２ 个季度降低了 ７ ５ ％，而且没有造成机破。以往 “辅接地”故障多发部位如机车脚炉、干燥器加热管、 ２ ９ ４ Ｘ Ｓ 插座等处从根本上得到整治，发生的接地故障 数量大大降低，而且使“辅接地”故障的判断查找更加 简洁明了；２ ８ ４ Ｋ Ｅ 线路改进后，机车“辅接地”误动作 的可能性基本杜绝，减少了机车的误扣台数。以上事实 说明，针对 ＳＳ６Ｂ 机车“辅接地”故障而制订的这些措施 是可行的。
图２ ２ ８ ４ Ｋ Ｅ 线路改进后示意图
３．３ 加强对插座和保护电器的检查 （１）利用机车小辅修对２９４ＸＳ 插座进行检查。清扫
内部灰尘，紧固接线端子螺钉，在盒盖内表面加绝缘橡
参考文献：
［１ ］张友松，朱龙驹． 韶山 ４ 型电力机车［ Ｍ ］ ． 北京：中国铁道出 版社，１９９７．
［２］赵嘉涛．电力机车电器［Ｍ］． 北京：中国铁道出版社，１９９９．
电流（４ ）：保护未动作，在电流上升的过程中，电
的电磁脱扣装置来跳闸）。以下详细介绍两种保护的动 流上升率回落到ｄｉ／ｄｔ整定值以下，且超过ｄｉ／ｄｔ返回延
作过程。
时值，因此保护返回。在ｅ 点保护重新启动，并以ｅ 点作
１．１ ｄｉ／ｄｔ电流上升率保护（以下简称ｄｉ／ｄｔ）
为新基准点。
在运行中，保护装置不断检测电流上升率。当电流
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在双边供电线路中，ｄｉ／ｄｔ和Δ Ｉ保护整定的原则如下： （ａ）ｄｉ／ｄｔ 的整定值应尽可能的小，以获得尽可能大 的保护范围。 （ｂ）ｄｉ／ｄｔ 的整定值应足够大，以躲过列车的启动电 流和滤波器充电电流。 （ｃ）Δ Ｉ 的整定值应足够大，以躲过保护区域之外发 生故障时的故障电流。 （ｄ）ｄｉ／ｄｔ 的延时应足够长，以免越区跳闸。
延时阶段，从ΔＩ 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Δ Ｉ 保护的 延时整定值后，电流增量达到Δ Ｉ 保护整定值，则保护 动作。
１．３ 保护的方向性 为了避免保护越区跳闸，ｄｉ／ｄｔ 和Δ Ｉ 保护必须具有
护启动。在ｂ点，对于情况（１）来说保护延时达到ｄｉ／ｄｔ保
护延时整定值，且在ａｂ 间电流上升率始终高于 ｄｉ／ｄｔ 保
护整定值，保护动作；对于情况（２），在ｃ 点，电流上升
率回落到保护整定值以下，而此时保护延时整定值尚
未达到，保护返回。
图３ ΔＩ 保护典型动作特性
图２ ｄｉ／ｄｔ保护典型动作特性
１．２ Δ Ｉ 电流增量保护（以下简称Δ Ｉ） 在ｄｉ／ｄｔ 保护启动的同时ΔＩ 保护也启动进入保护
Ａｂｓｔｒａｃｔ： ｄｉ／ｄｔ ａｎｄΔＩ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔ ｏｆ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｏｎ－ｍｅｔａｌ ｓｈｏｒｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ＤＣ ｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ｍｅｔｒｏ．Ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｔｔｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ｓｅｔｔｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ １ ５００ Ｖ ＤＣ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒ ａｒｅ ｇｉｖｅｎ．
上升率高于保护设定的电流上升率时，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
于保护设定值，那么保护动作；若在延时阶段，电流上
升率回落到保护设定值之下，那么保护返回。
图２ 表示了一个电流波形在两种保护整定值下的
动作情况。在图中分别用“（１ ）”和“（２ ）”来代表这两种
情况。图 ２ 中，ａ 点电流上升率高于 ｄｉ／ｄｔ 保护整定值，保
２００３ 年第 ３ 期 ２００３ 年 ５ 月 １０ 日
机车电传动 ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＤＲＩＶＥ ＦＯＲ ＬＯＣＯＭＯＴＩＶＥＳ
№３，２００３ Ｍａｙ １０，２００３
城 市
地铁直流牵引供电系统中
轨
的ｄｉ／ｄｔ和ΔＩ保护
道
车
董斌
辆
（广州地铁总公司 运营事业总部， 广东 广州 ５１０３８０）
摘 要：通过广州地铁直流牵引系统非金属性短路故障保护的实现，分析了电流上升率ｄｉ／ｄｔ和 电流增量ΔＩ保护原理和动作过程，给出了保护整定原则以及广州地铁１ ５００ Ｖ直流断路器的整定参数。
直流牵引的正常电流与故障电流在特征上有比较
第 ３ 期
董 斌：地铁直流牵引供电系统中的ｄ ｉ ／ ｄ ｔ 和ΔＩ 保护
明 显 的 区 别 。例 如 ，假 设 列 车 的 最 大 工 作 电 流 为
在计算电流增量的过程中允许电流上升率在相
４ ｋ Ａ ，列车启动时电流从零增长到最大值需要 ８ ｓ ， 对较短的时间内回落到ｄｉ／ｄｔ 保护整定值之下。只要这
广州地铁几年来的运营表明，ｄｉ／ｄｔ和Δ Ｉ保护能够 迅速准确地切除非金属性短路故障，可靠性较高，对设 备的安全运行起到了非常重要的作用。
参考文献：
［１］ＳＩＥＭＥＮＳ． ＳＩＥＭＥＮＳ ３ＵＢ６１ＴＲＩＰＰＩＮＧ ＵＮＩＴ ＦＯＲ ＣＵＲＲＥＮＴ ＲＡＴＥ－ＯＦ－ＲＩＳＥ ＲＥＬＥＡＳＥ ＦＯＲ ＨＩＧＨ ＳＰＥＥＤ ＤＣ ＣＩＲＣＵＩＴ ＢＲＥＡＫＥＲ ［Ｚ］．Ｇｅｒｍａｎｙ：ＳＩＥＭＥＮＳ ＡＧ，１９９４．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ＤＣ ｔｒａｃｔｉｏｎ； ｓｈｏｒｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ； ｍｅｔｒｏ； Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ
０ 引言
随着城市轻轨和地铁系统的迅速发展，直流牵引 供电系统得到了越来越广泛的应用。电流上升率 ｄ ｉ ／ ｄ ｔ 和电流增量Δ Ｉ 保护被越来越多地应用到这些系统之 中。
１ 保护原理
在广州地铁的直流牵引系统中，电流上升率 ｄｉ／ｄｔ
收 稿 日 期：２ ０ ０ ３ － ０ ３ － １ ３
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和电流增量ΔＩ 这两种保护是通过专用的保护继电器实 现的。原理见图 １ 。
图１ 保护原理图
直流馈线电流的测量是通过分流器Ｒ２ 和变送器Ｕ１ 来实现的。电流在分流器Ｒ２ 上的压降通过变送器 Ｕ１ 隔 离、放大后，转换成标准信号，进入保护单元。
电流（１）：保护未动作，电流增量虽然超过Δ Ｉ整定
现保护功能的。
值，但延时时间不足。
在实际运用中，ｄｉ／ｄｔ和ΔＩ是通过相互配合来实现
电流（２）：保护动作，电流增量超过Δ Ｉ 整定值，延
保护功能的，而且这两种保护的启动条件通常都是同 时时间满足。
一个预定的电流上升率。在启动后，两种保护进入各
电流（３）：保护动作，电流增量超过Δ Ｉ 整定值，延
关键词：直流牵引； 短路保护； 地铁； 广州 中图分类号：Ｕ２３１＋．８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－１２８Ｘ（２００３）０３－００３８－０２
作者简介：董 斌（１９７６－）， 男，１ ９ ９ ８ 年毕业于西南交 通大学电气工程学院，现 从事地铁供电系统的运行 维护工作。