城市軌道交通供電系統(tǒng)直流短路試驗(yàn)

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(dòng)力。直流短路試驗(yàn)是城市軌道交通必做的試驗(yàn),其目的是根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整磁式大電流和后備保護(hù)單元(3UB61) 的保護(hù)定值,使之動(dòng)作可靠,不發(fā)生拒動(dòng)和誤動(dòng)的情況。
2 　直流保護(hù)的工作原理
城市軌道交通采用1 500 V 直流作為牽引動(dòng)力, 區(qū)間很短,故發(fā)生接觸網(wǎng)短路時(shí),短路電流很大,為此設(shè)置了保護(hù)設(shè)備。直流保護(hù)一般由磁式大電流和保護(hù)單元(3UB61) 組成。
磁式大電流保護(hù)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(shí),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(hù)設(shè)備。
保護(hù)單元(3UB61) 是后備保護(hù),用于保護(hù)中長(zhǎng)距離的線路故障,主要通過(guò)檢測(cè)電流的變化率 來(lái)反映線路是否有故障。當(dāng)電流的變化率 達(dá)到設(shè)定的動(dòng)作值時(shí),保護(hù)裝置動(dòng)作,使直流斷路器跳閘。
保護(hù)定值設(shè)定不恰當(dāng),會(huì)出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)和誤動(dòng)的情況,造成設(shè)備損壞和較大的社會(huì)影響,故在城市軌道交通中將通過(guò)短路試驗(yàn)來(lái)檢查保護(hù)設(shè)備的可靠性并設(shè)定保護(hù)定值。
3 　試驗(yàn)方法及注意事項(xiàng)
3. 1 　試驗(yàn)方法
用1 臺(tái)200 MHz 的數(shù)字示波器(帶記憶和打印功能) 來(lái)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(dá)到400 A 時(shí)觸發(fā),記錄電流和電壓波形。
3. 2 　注意事項(xiàng)
因直流短路時(shí)短路電流很大,甚至達(dá)到上萬(wàn)A , 這將會(huì)損傷對(duì)直流斷路器的觸頭,試驗(yàn)前必須做到萬(wàn)無(wú)一失。
(1) 按設(shè)計(jì)院提供的保護(hù)定值,調(diào)整保護(hù)裝置的定值。
(2) 在指定地點(diǎn)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(shí)要用一段延伸輔助線,以免短路時(shí)燒毀燒傷接觸線;接地線與鋼軌連接時(shí),需對(duì)鋼軌進(jìn)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(guò)大時(shí)燒傷鋼軌和燒斷接地線。
(3) 為防止短路時(shí)保護(hù)設(shè)備拒動(dòng), 造成設(shè)備損壞,必須有一操作人員站在直流開(kāi)關(guān)柜旁,聽(tīng)從試驗(yàn)人員的命令,及時(shí)手動(dòng)分閘以保護(hù)設(shè)備。
(4) 短路試驗(yàn)后要打開(kāi)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(yàn)數(shù)據(jù)及對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析評(píng)估
　　直流短路試驗(yàn)是破壞性試驗(yàn),故僅選取典型的線路(最長(zhǎng)、最短等) 做了幾次短路試驗(yàn)。直流短路時(shí)典型的電壓和電流波形見(jiàn)圖1 、2 。

圖1 　直流短路時(shí)電壓波形

　　從表1 數(shù)據(jù)分析可得出以下結(jié)論: 設(shè)計(jì)計(jì)算的最大短路電流基本上與實(shí)際測(cè)量值相符(尤其是后3 次試驗(yàn)),說(shuō)明接觸網(wǎng)參數(shù)與實(shí)際相符; 短路時(shí)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(shuō)明直流斷路器動(dòng)作靈敏;設(shè)計(jì)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(dòng)作。