城市軌道交通供電系統(tǒng)直流短路試驗

1 　引言
目前在新建成的城市軌道交通中,如廣州地鐵、上海地鐵和上海明珠線,都是采用直流1 500 V 作為牽引動力。直流短路試驗是城市軌道交通必做的試驗,其目的是根據(jù)試驗數(shù)據(jù)來調(diào)整磁式大電流和后備保護單元(3UB61) 的保護定值,使之動作可靠,不發(fā)生拒動和誤動的情況。
2 　直流保護的工作原理
城市軌道交通采用1 500 V 直流作為牽引動力, 區(qū)間很短,故發(fā)生接觸網(wǎng)短路時,短路電流很大,為此設(shè)置了保護設(shè)備。直流保護一般由磁式大電流和保護單元(3UB61) 組成。
磁式大電流保護裝置直接安裝在直流斷路器本體上,當(dāng)發(fā)生直流短路時,短路電流很大,利用電磁原理,產(chǎn)生巨大的電磁力,使直流斷路器快速跳閘, 切斷電源,保護設(shè)備。
保護單元(3UB61) 是后備保護,用于保護中長距離的線路故障,主要通過檢測電流的變化率 來反映線路是否有故障。當(dāng)電流的變化率 達到設(shè)定的動作值時,保護裝置動作,使直流斷路器跳閘。
保護定值設(shè)定不恰當(dāng),會出現(xiàn)保護拒動和誤動的情況,造成設(shè)備損壞和較大的社會影響,故在城市軌道交通中將通過短路試驗來檢查保護設(shè)備的可靠性并設(shè)定保護定值。
3 　試驗方法及注意事項
3. 1 　試驗方法
用1 臺200 MHz 的數(shù)字示波器(帶記憶和打印功能) 來記錄電壓和電流的波形,示波器的2 路探頭分別連接到電壓變換器和電流變換器上,并設(shè)定電流達到400 A 時觸發(fā),記錄電流和電壓波形。
3. 2 　注意事項
因直流短路時短路電流很大,甚至達到上萬A , 這將會損傷對直流斷路器的觸頭,試驗前必須做到萬無一失。
(1) 按設(shè)計院提供的保護定值,調(diào)整保護裝置的定值。
(2) 在指定地點用接地線把接觸網(wǎng)和鋼軌短接, 接地線與接觸網(wǎng)相連接時要用一段延伸輔助線,以免短路時燒毀燒傷接觸線;接地線與鋼軌連接時,需對鋼軌進行除銹處理,且連接牢固,以免連接處產(chǎn)生較大的接觸電阻,電流過大時燒傷鋼軌和燒斷接地線。
(3) 為防止短路時保護設(shè)備拒動, 造成設(shè)備損壞,必須有一操作人員站在直流開關(guān)柜旁,聽從試驗人員的命令,及時手動分閘以保護設(shè)備。
(4) 短路試驗后要打開直流斷路器,檢查觸頭是否受損,若影響使用,則需更換。

4 　試驗數(shù)據(jù)及對試驗數(shù)據(jù)的分析評估
　　直流短路試驗是破壞性試驗,故僅選取典型的線路(最長、最短等) 做了幾次短路試驗。直流短路時典型的電壓和電流波形見圖1 、2 。

圖1 　直流短路時電壓波形

　　從表1 數(shù)據(jù)分析可得出以下結(jié)論: 設(shè)計計算的最大短路電流基本上與實際測量值相符(尤其是后3 次試驗),說明接觸網(wǎng)參數(shù)與實際相符; 短路時最大壓降很小(壓降為2313 %) ,與交流系統(tǒng)相比( 壓降為70 %) 壓降較小,說明直流斷路器動作靈敏;設(shè)計按最小112 的安全系數(shù)考慮是完全可行的,保證了直流斷路器能可靠動作。