一、地铁供电系统特点

 

现阶段，地铁供电系统变电站以集中供电为主，建立主变电站和车站变电站。一般情况下，主变电站与车站变电站之间的距离在4公里以内。如果主变电站与车险变电站之间的距离大于4公里，一般会在中间设置变电站。但事实上，地铁变电站之间的距离很短，所以一般的电路保护方案不适合地铁供电系统，所以地铁的供电系统大多是独一无二的。此外，地铁供电系统的质量将直接影响地铁的正常运行。因此，当变电站的一条供电线路损坏时，需要保证同一变电站的另一条供电线路能够正常运行，实现地铁的负荷需求。供电系统发生故障时，继电保护配置应保证在切断故障部位时影响较小，在安全的基础上保证地铁的正常运行。基于此，应不断优化地铁供电系统的继电保护配置方案。

 

二、地铁直流保护系统设计重点

 

地铁DC保护系统设计的关键内容是DC保护系统在运输过程中可以识别和处理故障，不影响地铁的正常运行和供电。首先，地铁DC保护系统应能够分析屏蔽门与接触短路故障、架空接地线与接触网短路、隧道电缆支架与接触网短路等一些特殊形式的保护。这些关键位置的保护在保护系统的设计中需要重点关注，采取特殊措施和手段进行线路保护。其次，地铁正常运行时可能会出现误跳闸，发生概率高。DC保护系统需要有效防治地铁经常出现的误跳闸情况，防止其影响DC电流正常运输功能和地铁常规供电。最后，对保护系统的保护功能进行优化升级，便于电路输送过程中出现故障时实时切除故障，提高故障处理效率。

 

三、地铁直流牵引供电系统保护配合原则

 

地铁直流牵引供电系统的主要故障类型包括短路故障、过载故障、过压故障等，其中经常出现短路故障，一种是正负极短路，另一种是正极短路。直流系统中设计的保护系统应设置专门的短路故障处理方法。DC保护系统中设置的保护工作大多是为了切断第一个故障，而第二个故障是框架保护的形式。大电流脱扣保护：大电流脱扣保护是直流保护系统的主要保护部分，通常是金属近端短路故障，这种保护形式是直流电保护系统中固有的保护形式，无延迟，保护性质通过保护系统中断路器设置的脱扣器完成。当断路器电流超过整定值时，脱扣器可实现自动跳闸。在这个保护过程中，电流整定值是通过计算和分析获得的。面对大电流时，可以保证自动跳闸，切断电路，避免大电流对整个电路的影响。电流上升率保护：当中远端电路通过小电流故障时，将启动电流上升率保护。DC系统中设置的保护功能可独立区分地铁正常运行时是短路故障还是中远端电流短路故障。大电流脱扣保护只能保护地铁正常运行时的短路故障，中远地区的短路故障可采取电流上升率保护措施。当电流上升率超过这个值时，保护系统会自动跳闸。当通过的电流超过电流上升率的固定值时，其系统保护功能可以快速有效地采取跳闸反应措施，防止过度的风险故障。定期限过流保护：在一定时间内，通过电流的值在一定范围内。如果超过这个范围，就有短路的可能，影响整个地铁列车的安全。因此，为了保证一定时间内通过电流的数量，即过流保护的时限，一般来说，保护电流的整定值较小。当通过的电流首次超过固定值时，保护系统会自动启动保护程序。当通过的电流总是超过固定值时，可以认为是短路电流，会触摸跳闸。如果中间某一时刻经过的电流不超过固定值，则保护系统将自动返回，等待下次重启。低电压保护：低电压保护具有相同的定期限过流保护功能，是电流上升率保护的储备保护。与定期限过流保护不同，低电压保护一般应与其他保护形式一起工作，相互配合，主电站不会单独跳闸。在这种保护模式下也有一个整定值，其整定值必须与列车正常运行时的运行状态相匹配。当低压保护系统启动时，应考虑列车在最大负荷下的启动电流和启动时间，并考虑多列列列车同时在变站内连续启动。双边跳保护:在一些列车供电系统中，两个变电站共同供电，采用双边供电接触网。这种情况在现实生活中很常见，也是一种常见的保护模式。当一个变电站的供电线路出现故障时，会发生跳反应，导致另一个变电站的直流电路器跳闸。这种双边跳保护模式可以尽可能保证两个变电站的地铁列车在发生故障时不会影响另一个变电站的正常工作，保证事故发生时接触网短路电流的保护。框架保护：上述短路发生时，正极对地短路是容易引起短路的常见位置。框架保护是针对正极对大地或接触网对架空地线短路。正常情况下，无短路，负极与地面绝缘良好，无电流，短路时产生电流。如果应用电流检测元件能检测到电流，则需要启动框架保护。基于此，电流检测元件作为框架保护的主要保护，电压检测元件作为后备保护。框架保护的优点是可以快速跳转同一变电站的所有直流开关和邻近的其他直流开关，需要人工复位才能继续运行。接触网短路接触网热过载保护：接触网热过载保护实际上是为了消除热过载故障，而不是短路故障。其主要工作原理是测量接触网的电阻，计算电流值，然后计算接触网的热量，通过接触网的热负荷特性和当时的环境计算电缆温度，当电缆温度超过一定值时跳闸，促进直流开关闭合。当温度逐渐冷却时，DC开关会自动打开，呈现出控制电缆温度的自动调节系统。

 

四、存在的问题

 

关于多列列列车在短时间内启动：地铁不能只有一列列车运行，当列车运行直流电路可能无故障时，如果另一列列车同时运行可能导致直流电路短路，这种可能性存在，虽然实际上没有发生，并不意味着它不存在。因此，在未来的直流电路保护中，应考虑多列列车在短时间内相继启动的电流，以防止短路故障。对于小电流短路故障：小电流短路故障是地铁供电系统中可能出现的问题，小电流故障是基于远离故障点的牵引。当短路点靠近其中一个牵引所时，近端短路往往很容易检测到短路故障。当短路点位于两个牵引机的中间时，可能无法检测到小电流短路故障。此外，短路点的电弧过大也会导致故障。对于电弧过大引起的电流短路故障，可能需要研究电弧的特性，建立电弧电流模型，防止小电流短路故障。框架保护的选择性：框架保护通常适用于小电流短路故障，小电流短路故障不能像大电流短路故障那样容易发现，一直是干扰地铁供电保护系统的问题，找到准确的定位点可以研究和探索短路故障，解决短路故障问题。

 

五、结语

 

综上所述，地铁DC牵引供电系统保护技术的有效实施，不仅可以为地铁运行提供更稳定可靠的电力引导平台，避免电网故障对设备造成不可预测的损坏，而且通过系统保护措施和智能元件，提高电力线路的可控性，保证电网系统的运行质量。