直流牵引供电系统继电保护配置及整定的分析和研究

王喜燕　潘秋萍

【摘 要】城市轨道交通设备在实际的运行过程中对于直流牵引力供电系统的依赖程度非常高，客观地决定了做好这种系统相关研究工作的重要性。直流牵引供电系统的整体结构比较复杂，使用中可能会遇到各种客观存在因素的影响。因此，技术人员需要采取有效的方式增强机电保护配置的实际作用效果，并对这种装置的整体过程进行深入地分析，提高系统运行的整体效率。本文通过对直流牵引供电系统继电保护配置及整定的分析和研究，为相关的研究工作带来了可靠的参考依据。

【关键词】轨道交通设备；直流牵引供电系统；继电保护配置

在城市轨道运行的过程中，为了减少相关存在因素的影响，增强系统工作的安全可靠性，技术人员采取有效的方式布置直流牵引供电系统。这种系统处于正常的工作状态时，需要充分发挥出继电保护配置的相关作用，保证供电系统的安全性能不受影响。只有充分了解和掌握继电保护配置及整定的工作原理，才能更好地认识直流牵引供电系统从而为相关问题的有效解决提供可靠的参考依据。

1 继电保护配置中的直流馈线保护分析和研究

1.1 直流馈线保护

在直流牵引供电系统工作的过程中，选择合理的直流馈线保护方式，对于系统运行的高效性起着重要的保障作用。目前直流高速开关应用中大体采用的是脱扣保护的方式，对应的断路器没有延时性，分闸时间也需要控制在合理的范围内。在脱扣器的作用下，断路器能够在较短的时间内跳闸，避免了金属性短路故障现象的出现。

为了保证直流馈线保护方式的合理性，整定范围应该符合相关参考标准的具体要求。一般情况下，整定范围内的电流应该大于最大负荷下列车正常启动时的电流，但不应该超过近端的最大短路电流。在电流脱扣保护方式的影响下，机车的定值最大不超过5kA。同时，采用单边供电的模式时，整定值应该小于末端电弧性短路故障电流，具体电流值的大小需要采用科学的计算方法获取。

当采用的是DPU-96的保护方式时，应该制定出具体的电流上升率保护形式。这种保护模式主要适用于远端接触网短路故障的保护。当系统运行时发生故障时，内部的断路器无法发挥出对应的保护作用，主要在于此时直线馈线流过的电流远远大于短路电流。对于这种现象，相关的规范条例有着明确的整定要求。这些要求主要包括：（1）当机车处于启动的状态时，与之相关的接触网过分段产生的电流变化率应该小于此时馈线上流过的电流；（2）末端馈线产生的电流变化率应该保持在直流馈线设计方案要求的范围内。这些不同方面的额定要求，对于直流馈线保护产生了积极的影响，完善了相关系统的服务功能。

1.2 相关的配置和整定要求

为了保护接触网馈线，技术人员应该对电流质量和上升率进行有效地保护。这种保护方式在实际的应用中具有一定的特殊性，主要适用于接触网馈线的主保护方式。当机车启动时，采用电流质增量和上升率的保护方式，可以对远端短路故障进行及时地排除。此时的故障发生率远远大于系统处于正常工作状态下的负荷电流上升率，对于供电系统运行的稳定性起着重要的保障作用。在静态电流保护功能和相关原则的要求下，整定要求为：大电流脱扣保护整定值应该小于对应的静态电流，此时的返回系数约为82%。在定时限过电流保护和相关原则的要求下，整定值必须小于线路末端接触网与接地线发生的最小短路电流，对应的车辆启动时间必要小于定时限过电流作用与直流馈线保护的时间。

2 继电保护配置中的钢轨过电压保护分析和研究

在直流牵引供电系统继电保护配置中，钢轨过电压保护方式在实际的应用中取得了良好的作用效果。这种保护装置主要设置在大地和钢轨之间，并配有相关的绝缘装置。当采用大双边供电时，牵引电流流过轨道将会产生电压降，使得轨道的对地电位逐渐的升高，影响了钢轨的安全性能。为了保证机车和乘客的安全，技术人员应该采取有效的方式限制相关装置的整定，明确接触高电压的具体值。一般情况下，人体自身的耐受电压最大值时衡量钢轨接触电压设置是否合理的重要参考依据，最大值不应该超过70V，对应的安全电压允许值最大不超过100V。同时，为了保证乘客安全，技术人员也需要对系统内继电保护配置作用下的人体耐受时间进行详细的计算。此时的整定要求为：动作时限保持在1s，对应的电压为90V以上；电压挡位值非常高时，需要将避雷装置设置在负母线旁边。

3 继电保护配置中的框架泄漏保护分析和研究

为了避免直流设备与大地相连时短路故障的发生，技术人员需要对接触网相关的装置进行必要地保护。在设置保护装置的过程中，需要遵循的整定原则为：（1）系统运行中电压框架作用下的保护定值，必须满足相关设计方案的具体要求，实际应用中应该与轨道电位的限制装置保持高度的一致性；（2）对于电压框架保护下的电压值和时间，结合相关设备具体工作的要求，应该小于轨道电位限制装置的对应参数；（3）根据电流型有关定值和时间的要求，由于电流元件本身具有一定的绝缘效果，需要技术人员选择合适的故障定位点，设置符合直流供电系统要求的断路器跳闸；（4）当电流元件的灵敏度过高时，为了达到供电系统的具体要求，可以对定值进行适当地调整，最大的定值电流不超过85A。

4 结束语

相对一般的交通工具，城市轨道交通的供电系统非常复杂，对于不同设备的安全性能有着很高的要求。在轨道交通直流牵引供电系统工作的过程中，可以实现不同形式的供电。像常见的单边供电、大双边供电等。由于系统运行中可能会受到相关存在因素的影响，容易使接触网发生故障，导致全线的牵引变电所向短路点供电。这些方面的内容，客观地决定了技术人员应该结合直流牵引的特点进行科学的整定计算，增强相关保护配置的实际作用效果。

【参考文献】

[1]高云霞.直流牵引供电系统继电保护整定计算方法[J].电气化铁道，2011（04）.

[2]黄海浪.大连地铁直流牵引供电系统保护配置及整定研究[J].城市轨道交通研究，2013（03）.

[3]王渤.多车直流牵引供电系统继电保护研究[D].南京理工大学，2010（05）.

[4]刘淑萍.高速铁路牵引供电系统继电保护研究[D].西南交通大学，2015（03）.

[责任编辑：王伟平]