城市軌道交通系統(tǒng)架空接觸網(wǎng)電分段的設(shè)置摘 要：結(jié)合工程實踐提出了城市軌道交通系統(tǒng)中1 500 V架空接觸網(wǎng)電分段設(shè)置存在的問題，通過對受電弓過電分段可能產(chǎn)生的拉弧問題及對直流饋線保護的分析，提出將城市軌道交通系統(tǒng)架空接觸網(wǎng)錨段關(guān)節(jié)形式的電分段設(shè)置在車站與牽引變電所同一端。 關(guān)鍵詞：電分段；拉??；直流饋線保護；新思路 隨著我國城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市軌道交通并入了國民經(jīng)濟快速發(fā)展的軌道。由于國內(nèi)各地城市軌道交通項目同時建設(shè)，因此各工程的設(shè)計結(jié)合了各地的具體情況并借鑒了不同國家的技術(shù)及經(jīng)驗，形成各地城市軌道交通設(shè)計技術(shù)方案的多樣性和多種技術(shù)形式共存的局面，其供電系統(tǒng)也不例外。 本文對工程中1 500 V接觸網(wǎng)正線采用不同形式的電分段在設(shè)置中存在的問題進行了分析和探討，并提出一些認識和建議。1 電分段作用及形式 1.1電分段的作用 電分段的作用是通過在接觸網(wǎng)中設(shè)置特殊的裝置或結(jié)構(gòu)形式將接觸網(wǎng)分隔成若干個從結(jié)構(gòu)和電氣上相互隔離的區(qū)段。 接觸網(wǎng)被電分段分隔成若干個獨立供電分區(qū)后，可以實現(xiàn)各供電分區(qū)由相應(yīng)的牽引變電所分別供電，保證供電質(zhì)量，同時，在接觸網(wǎng)故障時將事故范圍控制在盡可能小的范圍內(nèi)，實現(xiàn)安全、可靠運營。正線接觸網(wǎng)的電分段示意圖見圖1。
1.2 電分段的形式 目前，由于受接觸網(wǎng)形式及安裝空間的條件限制，國內(nèi)外架空接觸網(wǎng)電分段的采用形式不盡相同，主要包括以下幾種形式。 1.2.1 柔性懸掛方式的電分段 柔性懸掛電分段一般采用分段絕緣器方式和錨段關(guān)節(jié)形式。 分段絕緣器方式一般適用于空間狹小的地下隧道，可以節(jié)省空間，但須設(shè)置專用的分段絕緣器，同時存在列車受電弓滑過電分段時，因?qū)Ь€與分段絕緣器連接處存在受力“硬點”，容易造成受電弓離線并出現(xiàn)較為明顯的拉弧現(xiàn)象，影響列車的受流質(zhì)量。 錨段關(guān)節(jié)形式適用于空間條件較好的地面及高架線路，由于在電分段處兩個相鄰供電分區(qū)的接觸線平行重疊，因此可以基本消除列車受電弓過電分段時的拉弧現(xiàn)象，保證了列車受流質(zhì)量。接觸網(wǎng)錨段關(guān)節(jié)形式的電分段示意圖見圖2a。 1.2.2 剛性懸掛方式的電分段 剛性懸掛通過錨段關(guān)節(jié)實現(xiàn)機械和電氣分段。在錨段關(guān)節(jié)處，兩條匯流排平行重疊，重疊長度一般為3.6 m，水平間距為200～300 mm。采用這種方式后兩個相鄰供電分區(qū)的接觸線按平行等高重疊布置，見圖2b，因此同柔性接觸網(wǎng)的錨段關(guān)節(jié)形式電分段的情況相同，可以基本消除列車受電弓過電分段時的拉弧現(xiàn)象，保證了列車受流質(zhì)量。 1.3 錨段關(guān)節(jié)形式電分段的設(shè)置位置分析 《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB50157-2003）規(guī)定應(yīng)設(shè)置在下列各處：“有牽引變電所車站的車輛惰行處；……”，電分段在車站中設(shè)置方式見圖3的方式一。 根據(jù)線路節(jié)能坡的設(shè)計原則及列車靠右行駛的規(guī)定，列車惰行處一般應(yīng)為車站的列車進站端。主要考慮的是出站列車過電分段時受電弓和接觸線不被較大的列車啟動電流造成的電弧電流損傷。比如DC 750 V三軌形式牽引網(wǎng)大間距斷軌形式的電分段及1 500 V接觸網(wǎng)分段絕緣器形式的電分段。這兩種電分段由于自身結(jié)構(gòu)的限制均會使滑過的受電弓（集電靴）出現(xiàn)短時離線（軌），如果此時列車正在受流，拉弧情況也就無法避免。那么，對于1 500 V架空接觸網(wǎng)柔性懸掛和剛性懸掛而言，是否可以將上下行的錨段關(guān)節(jié)形式電分段均設(shè)置在與牽引變電所同一車站端呢（見圖3方式二）？下面從技術(shù)、工程實施及投資等方面進一步分析和探討。 依照規(guī)范要求，將電分段設(shè)置在列車進站端的方式雖然可以解決拉弧問題，但也會帶來一些其他問題： （1）工程投資加大。由于牽引變電所工藝要求及受車站工藝設(shè)計的限制，牽引變電所一般設(shè)置在車站站臺層一端，如按規(guī)范要求，則有一處電分段位于遠離牽引變電所的車站一端。目前，一般車站長度在150～250 m，如果按200 m考慮，則方式一比方式二的電纜路徑長100 m以上。如果每回1 500 V直流饋線電纜數(shù)量按4根（1400 mm2），電纜價格13萬元/km計，僅直流電纜一項，方式一比方式二每處電分段多投資10萬多元。如再考慮低壓控制電纜、電纜支架及工程安裝費用等因素，則工程造價差異更大。 （2）工程實施難度大。由于城軌車站內(nèi)各種管線及數(shù)量繁多，且相互交錯干擾。就專業(yè)施工組織協(xié)調(diào)的難度而言，方式一也大于方式二。 2直流饋線保護影響和拉弧問題分析 2.1 拉弧問題的分析 產(chǎn)生拉弧的前提條件是：受電弓與接觸線之間存在空氣間隙及必要的電壓降。 柔性懸掛中的電分段，如圖4所示，當(dāng)列車從供電分區(qū)A經(jīng)過電分段進入供電分區(qū)B時，列車受電弓從接觸網(wǎng)取流可分為3個階段。 第1階段：供電分區(qū)A的接觸線向列車受電弓供電；第2階段：通過節(jié)點1，進入并行接觸區(qū)后，供電分區(qū)A及供電分區(qū)B的接觸線共同向列車受電弓供電；第3階段：通過節(jié)點2，進入供電分區(qū)B后，供電分區(qū)B的接觸線向列車受電弓供電。 不難看出，列車受電弓過電分段時，可能產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象的位置是在節(jié)點1和節(jié)點2的弓網(wǎng)結(jié)合和分離處。如每列車按兩端各設(shè)一個受電弓考慮，列車的最大啟動電流3 000 A，不考慮供電分區(qū)中其他列車的影響，以此電流穿越電分段（并假設(shè)供電回路為電阻回路）。 列車受電弓均從供電分區(qū)A的接觸線上受流，每個受電弓電流為啟動電流的一半，即1 500 A；當(dāng)列車行至節(jié)點1時，列車前端受電弓將由供電分區(qū)A接觸線供電轉(zhuǎn)變?yōu)橛葾、B兩區(qū)的接觸線共同供電，在轉(zhuǎn)變的瞬間，供電分區(qū)B的接觸線與受電弓存在由分離到接觸的過程。 產(chǎn)生拉弧的第一個必要條件已經(jīng)存在?，F(xiàn)再分析放電電壓的情況。從圖4可知兩個供電分區(qū)均由同一段牽引變電所直流母線供電，直流母線電壓為U1，列車受電弓的電壓為U2，供電分區(qū)B的接觸線在向列車供電前，其電壓為直流母線電壓U1?？梢钥闯?，該過程中受電弓與供電分區(qū)B接觸線之間的電壓差即為與直流母線電壓U1的電壓差U12，而U12實際為直流饋線電纜回路的電壓降：U12=（I啟動/2）單根饋線電纜單位電阻電纜 長度/每回電纜根數(shù)=（3 000/2）0.0470.1/4=1.76 V 可見，弓網(wǎng)之間的電壓差非常小，這說明弓網(wǎng)間隙只有在極小的情況下才會出現(xiàn)放電現(xiàn)象。另外，電分段采用等高重疊布線的錨段關(guān)節(jié)形式，相對分段絕緣器方式而言，徹底改善了弓網(wǎng)配合特性，避免了分段絕緣器方式的電分段中存在的接觸“硬點”，解決了受電弓過電分段時因受力突變帶來的振蕩離線拉弧的問題。 通過在上海城市軌道三號線和廣州地鐵二號線的使用，也證實了列車在通過設(shè)置在車站出站端的錨段關(guān)節(jié)形式電分段時，弓網(wǎng)未出現(xiàn)明顯的離線拉弧現(xiàn)象。2.2 直流饋線保護影響分析 當(dāng)列車啟動通過設(shè)置在出站端的電分段時，會不會因電流的突變對繼電保護帶來影響，造成保護裝置誤動而導(dǎo)致直流饋線開關(guān)誤跳。下面結(jié)合直流饋線保護原理作一分析。 （1）直流饋線保護主要包括直流快速開關(guān)本體自帶的大電流脫扣保護和繼電保護裝置中的電流變化率di/dt及電流增量DI保護。目前國內(nèi)1 500 V牽引供電系統(tǒng)普遍采用的直流饋線保護裝置主要集中在西門子、賽雪龍和Adtranz三家，雖然三家的保護裝置在整定方式上各有不同，但原理和功能基本相同，均是通過利用電流變化率和電流增量判斷保護是否出口。 各種保護功能的整定原則主要包括以下內(nèi)容：大電流脫扣整定值應(yīng)高于相應(yīng)的最大直流饋線電流；di/dt及DI保護主要應(yīng)考慮與列車特性相配合，躲過列車的起動電流、制動電流、列車過電分段時的沖擊電流和饋線重合閘時的沖擊電流為原則；di/dt及DI的保護應(yīng)躲過被保護范圍外部故障時的故障電流。 （2）對大電流脫扣保護的影響。大電流脫扣的整定依據(jù)主要是直流短路電流值和最大饋線電流值。以接觸網(wǎng)等效阻抗較大的柔性懸掛方式，牽引整流機組為3 000 kW的1 500 V牽引供電系統(tǒng)為例，其遠端短路直流短路電流一般不低于20 kA，最大饋線電流一般不超過3 kA，而大電流脫扣保護整定范圍普遍在4～12 kA，整定值一般在6 kA以上。 從上述數(shù)值可以看出，當(dāng)列車前端受電弓通過節(jié)點1時，饋電電流I2的電流增量為750 A左右，即使與直流饋線最大負荷電流相加，也達不到保護定值，因此不會影響大電流脫扣保護出口的可靠性。 （3）對di/dt及DI保護的影響。對di/dt及DI保護整定時，往往需要考慮并避讓各種正常運行情況下出現(xiàn)的電流變化率和電流增量，如列車啟動、制動、列車過電分段以及直流快速開關(guān)重合閘時帶來的電流變化。 △I整定值一般整定為大于列車的啟動電流，如果供電分區(qū)設(shè)置在出站端時，可將△I整定值適度調(diào)大即可，由于ΔI整定值與直流短路電流相差很大，因此對保護動作的可靠性的影響不明顯。 對于di/dt保護，一般須對電流變化率與延時長度同時整定，為保證di/dt保護的正確出口，根據(jù)以往的工程設(shè)計經(jīng)驗，di/dt保護的電流變化率定值一般不小于150 A/ms，時間定值在30 ms以上，從該定值可以看出電流變化總量不會低于4500 A（150 A/ms30 ms），而受電弓在通過電分段的節(jié)點1和節(jié)點2時，每次給饋線電流I2帶來的電流變化總量不會超過750 A。也可直觀地理解為，當(dāng)受電弓以足夠的速度滑過節(jié)點，給I2帶來超過150 A/ms的電流變化率時，由于電流變化總量的限制，這種電流變化率的保持時間也只能維持在5 ms左右，遠未達到30 ms的時間定值要求，di/dt保護自然不會出口。 實際情況如何呢？也可近似地估算前端受電弓滑過節(jié)點1時，由供電分區(qū)A供電轉(zhuǎn)變?yōu)橛晒╇姺謪^(qū)A、B共同供電所需的時間，即受電弓由與供電分區(qū)B接觸線臨界放電位置到與接觸線接觸的時間長度。為便于計算，假設(shè)弓網(wǎng)在接觸前的壓差U12為1.76 V，其所對應(yīng)的放電間隙不會超過1 mm；以柔性懸掛為例，根據(jù)接觸線下錨抬升角度，受電弓在弓網(wǎng)臨界放電位置與弓網(wǎng)接觸點的水平距離S1一般不超過150 mm，這里按150 mm計算；根據(jù)列車的電氣特性，列車速度為0～35 km/h時的加速度a一般不低于0.9 m/s2，按0.9 m/s2計算；車站長度按200 m考慮，電分段設(shè)置在車站端頭；列車按A型車，6節(jié)編組，長度按140 m考慮，受電弓在列車兩端的動車上，前端受電弓與電分段的距離S為30 m。 首先，計算列車啟動加速到電分段位置時的時間t：列車在電分段位置時的速度v：v =at = 0.98.15 = 7.34 m/s 受電弓從弓網(wǎng)臨界放電位置到弓網(wǎng)接觸點所需的時間t： t= S1/v = 150/7.34 = 20.4 ms 由于受到每次750 A電流變化總量的限制，受電弓過節(jié)點1時，電流I2變化所對應(yīng)的電流變化率遠小于di/dt保護的150 A/ms整定值。因此，保護裝置不會動作。對于剛性懸掛而言，后端受電弓由于節(jié)點外側(cè)的匯流排上翹角度比柔性懸掛大，S1更小，相應(yīng)的t值更小。因此，di/dt保護不會出口。 由于電流變化總量很小，無論架空接觸網(wǎng)是柔性懸掛還是剛性懸掛，受電弓過節(jié)點時，電流變化率和延時時間不可能同時滿足整定要求，與上述的計算分析結(jié)果相同，di/dt保護不會出口。 3結(jié)束語 通過以上分析和計算，可得出這樣的結(jié)論：不論是剛性還是柔性架空接觸網(wǎng)，其錨段關(guān)節(jié)形式的電分段設(shè)置在車站與牽引變電所的同一端，從技術(shù)分析上是可行的，并且通過在上海軌道交通3號線（柔性架空接觸網(wǎng)）、廣州地鐵2號線（剛性架空接觸網(wǎng)）的實際應(yīng)用也證實了列車在啟動時通過這種形式的電分段均未出現(xiàn)明顯拉弧和對直流饋線保護產(chǎn)生不良影響而造成開關(guān)誤跳的情況出現(xiàn)，可見這種電分段的設(shè)置方式是可行的。
1.2 電分段的形式 目前，由于受接觸網(wǎng)形式及安裝空間的條件限制，國內(nèi)外架空接觸網(wǎng)電分段的采用形式不盡相同，主要包括以下幾種形式。 1.2.1 柔性懸掛方式的電分段 柔性懸掛電分段一般采用分段絕緣器方式和錨段關(guān)節(jié)形式。 分段絕緣器方式一般適用于空間狹小的地下隧道，可以節(jié)省空間，但須設(shè)置專用的分段絕緣器，同時存在列車受電弓滑過電分段時，因?qū)Ь€與分段絕緣器連接處存在受力“硬點”，容易造成受電弓離線并出現(xiàn)較為明顯的拉弧現(xiàn)象，影響列車的受流質(zhì)量。 錨段關(guān)節(jié)形式適用于空間條件較好的地面及高架線路，由于在電分段處兩個相鄰供電分區(qū)的接觸線平行重疊，因此可以基本消除列車受電弓過電分段時的拉弧現(xiàn)象，保證了列車受流質(zhì)量。接觸網(wǎng)錨段關(guān)節(jié)形式的電分段示意圖見圖2a。 1.2.2 剛性懸掛方式的電分段 剛性懸掛通過錨段關(guān)節(jié)實現(xiàn)機械和電氣分段。在錨段關(guān)節(jié)處，兩條匯流排平行重疊，重疊長度一般為3.6 m，水平間距為200～300 mm。采用這種方式后兩個相鄰供電分區(qū)的接觸線按平行等高重疊布置，見圖2b，因此同柔性接觸網(wǎng)的錨段關(guān)節(jié)形式電分段的情況相同，可以基本消除列車受電弓過電分段時的拉弧現(xiàn)象，保證了列車受流質(zhì)量。 1.3 錨段關(guān)節(jié)形式電分段的設(shè)置位置分析 《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB50157-2003）規(guī)定應(yīng)設(shè)置在下列各處：“有牽引變電所車站的車輛惰行處；……”，電分段在車站中設(shè)置方式見圖3的方式一。 根據(jù)線路節(jié)能坡的設(shè)計原則及列車靠右行駛的規(guī)定，列車惰行處一般應(yīng)為車站的列車進站端。主要考慮的是出站列車過電分段時受電弓和接觸線不被較大的列車啟動電流造成的電弧電流損傷。比如DC 750 V三軌形式牽引網(wǎng)大間距斷軌形式的電分段及1 500 V接觸網(wǎng)分段絕緣器形式的電分段。這兩種電分段由于自身結(jié)構(gòu)的限制均會使滑過的受電弓（集電靴）出現(xiàn)短時離線（軌），如果此時列車正在受流，拉弧情況也就無法避免。那么，對于1 500 V架空接觸網(wǎng)柔性懸掛和剛性懸掛而言，是否可以將上下行的錨段關(guān)節(jié)形式電分段均設(shè)置在與牽引變電所同一車站端呢（見圖3方式二）？下面從技術(shù)、工程實施及投資等方面進一步分析和探討。 依照規(guī)范要求，將電分段設(shè)置在列車進站端的方式雖然可以解決拉弧問題，但也會帶來一些其他問題： （1）工程投資加大。由于牽引變電所工藝要求及受車站工藝設(shè)計的限制，牽引變電所一般設(shè)置在車站站臺層一端，如按規(guī)范要求，則有一處電分段位于遠離牽引變電所的車站一端。目前，一般車站長度在150～250 m，如果按200 m考慮，則方式一比方式二的電纜路徑長100 m以上。如果每回1 500 V直流饋線電纜數(shù)量按4根（1400 mm2），電纜價格13萬元/km計，僅直流電纜一項，方式一比方式二每處電分段多投資10萬多元。如再考慮低壓控制電纜、電纜支架及工程安裝費用等因素，則工程造價差異更大。 （2）工程實施難度大。由于城軌車站內(nèi)各種管線及數(shù)量繁多，且相互交錯干擾。就專業(yè)施工組織協(xié)調(diào)的難度而言，方式一也大于方式二。 2直流饋線保護影響和拉弧問題分析 2.1 拉弧問題的分析 產(chǎn)生拉弧的前提條件是：受電弓與接觸線之間存在空氣間隙及必要的電壓降。 柔性懸掛中的電分段，如圖4所示，當(dāng)列車從供電分區(qū)A經(jīng)過電分段進入供電分區(qū)B時，列車受電弓從接觸網(wǎng)取流可分為3個階段。 第1階段：供電分區(qū)A的接觸線向列車受電弓供電；第2階段：通過節(jié)點1，進入并行接觸區(qū)后，供電分區(qū)A及供電分區(qū)B的接觸線共同向列車受電弓供電；第3階段：通過節(jié)點2，進入供電分區(qū)B后，供電分區(qū)B的接觸線向列車受電弓供電。 不難看出，列車受電弓過電分段時，可能產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象的位置是在節(jié)點1和節(jié)點2的弓網(wǎng)結(jié)合和分離處。如每列車按兩端各設(shè)一個受電弓考慮，列車的最大啟動電流3 000 A，不考慮供電分區(qū)中其他列車的影響，以此電流穿越電分段（并假設(shè)供電回路為電阻回路）。 列車受電弓均從供電分區(qū)A的接觸線上受流，每個受電弓電流為啟動電流的一半，即1 500 A；當(dāng)列車行至節(jié)點1時，列車前端受電弓將由供電分區(qū)A接觸線供電轉(zhuǎn)變?yōu)橛葾、B兩區(qū)的接觸線共同供電，在轉(zhuǎn)變的瞬間，供電分區(qū)B的接觸線與受電弓存在由分離到接觸的過程。 產(chǎn)生拉弧的第一個必要條件已經(jīng)存在?，F(xiàn)再分析放電電壓的情況。從圖4可知兩個供電分區(qū)均由同一段牽引變電所直流母線供電，直流母線電壓為U1，列車受電弓的電壓為U2，供電分區(qū)B的接觸線在向列車供電前，其電壓為直流母線電壓U1?？梢钥闯?，該過程中受電弓與供電分區(qū)B接觸線之間的電壓差即為與直流母線電壓U1的電壓差U12，而U12實際為直流饋線電纜回路的電壓降：U12=（I啟動/2）單根饋線電纜單位電阻電纜 長度/每回電纜根數(shù)=（3 000/2）0.0470.1/4=1.76 V 可見，弓網(wǎng)之間的電壓差非常小，這說明弓網(wǎng)間隙只有在極小的情況下才會出現(xiàn)放電現(xiàn)象。另外，電分段采用等高重疊布線的錨段關(guān)節(jié)形式，相對分段絕緣器方式而言，徹底改善了弓網(wǎng)配合特性，避免了分段絕緣器方式的電分段中存在的接觸“硬點”，解決了受電弓過電分段時因受力突變帶來的振蕩離線拉弧的問題。 通過在上海城市軌道三號線和廣州地鐵二號線的使用，也證實了列車在通過設(shè)置在車站出站端的錨段關(guān)節(jié)形式電分段時，弓網(wǎng)未出現(xiàn)明顯的離線拉弧現(xiàn)象。2.2 直流饋線保護影響分析 當(dāng)列車啟動通過設(shè)置在出站端的電分段時，會不會因電流的突變對繼電保護帶來影響，造成保護裝置誤動而導(dǎo)致直流饋線開關(guān)誤跳。下面結(jié)合直流饋線保護原理作一分析。 （1）直流饋線保護主要包括直流快速開關(guān)本體自帶的大電流脫扣保護和繼電保護裝置中的電流變化率di/dt及電流增量DI保護。目前國內(nèi)1 500 V牽引供電系統(tǒng)普遍采用的直流饋線保護裝置主要集中在西門子、賽雪龍和Adtranz三家，雖然三家的保護裝置在整定方式上各有不同，但原理和功能基本相同，均是通過利用電流變化率和電流增量判斷保護是否出口。 各種保護功能的整定原則主要包括以下內(nèi)容：大電流脫扣整定值應(yīng)高于相應(yīng)的最大直流饋線電流；di/dt及DI保護主要應(yīng)考慮與列車特性相配合，躲過列車的起動電流、制動電流、列車過電分段時的沖擊電流和饋線重合閘時的沖擊電流為原則；di/dt及DI的保護應(yīng)躲過被保護范圍外部故障時的故障電流。 （2）對大電流脫扣保護的影響。大電流脫扣的整定依據(jù)主要是直流短路電流值和最大饋線電流值。以接觸網(wǎng)等效阻抗較大的柔性懸掛方式，牽引整流機組為3 000 kW的1 500 V牽引供電系統(tǒng)為例，其遠端短路直流短路電流一般不低于20 kA，最大饋線電流一般不超過3 kA，而大電流脫扣保護整定范圍普遍在4～12 kA，整定值一般在6 kA以上。 從上述數(shù)值可以看出，當(dāng)列車前端受電弓通過節(jié)點1時，饋電電流I2的電流增量為750 A左右，即使與直流饋線最大負荷電流相加，也達不到保護定值，因此不會影響大電流脫扣保護出口的可靠性。 （3）對di/dt及DI保護的影響。對di/dt及DI保護整定時，往往需要考慮并避讓各種正常運行情況下出現(xiàn)的電流變化率和電流增量，如列車啟動、制動、列車過電分段以及直流快速開關(guān)重合閘時帶來的電流變化。 △I整定值一般整定為大于列車的啟動電流，如果供電分區(qū)設(shè)置在出站端時，可將△I整定值適度調(diào)大即可，由于ΔI整定值與直流短路電流相差很大，因此對保護動作的可靠性的影響不明顯。 對于di/dt保護，一般須對電流變化率與延時長度同時整定，為保證di/dt保護的正確出口，根據(jù)以往的工程設(shè)計經(jīng)驗，di/dt保護的電流變化率定值一般不小于150 A/ms，時間定值在30 ms以上，從該定值可以看出電流變化總量不會低于4500 A（150 A/ms30 ms），而受電弓在通過電分段的節(jié)點1和節(jié)點2時，每次給饋線電流I2帶來的電流變化總量不會超過750 A。也可直觀地理解為，當(dāng)受電弓以足夠的速度滑過節(jié)點，給I2帶來超過150 A/ms的電流變化率時，由于電流變化總量的限制，這種電流變化率的保持時間也只能維持在5 ms左右，遠未達到30 ms的時間定值要求，di/dt保護自然不會出口。 實際情況如何呢？也可近似地估算前端受電弓滑過節(jié)點1時，由供電分區(qū)A供電轉(zhuǎn)變?yōu)橛晒╇姺謪^(qū)A、B共同供電所需的時間，即受電弓由與供電分區(qū)B接觸線臨界放電位置到與接觸線接觸的時間長度。為便于計算，假設(shè)弓網(wǎng)在接觸前的壓差U12為1.76 V，其所對應(yīng)的放電間隙不會超過1 mm；以柔性懸掛為例，根據(jù)接觸線下錨抬升角度，受電弓在弓網(wǎng)臨界放電位置與弓網(wǎng)接觸點的水平距離S1一般不超過150 mm，這里按150 mm計算；根據(jù)列車的電氣特性，列車速度為0～35 km/h時的加速度a一般不低于0.9 m/s2，按0.9 m/s2計算；車站長度按200 m考慮，電分段設(shè)置在車站端頭；列車按A型車，6節(jié)編組，長度按140 m考慮，受電弓在列車兩端的動車上，前端受電弓與電分段的距離S為30 m。 首先，計算列車啟動加速到電分段位置時的時間t：列車在電分段位置時的速度v：v =at = 0.98.15 = 7.34 m/s 受電弓從弓網(wǎng)臨界放電位置到弓網(wǎng)接觸點所需的時間t： t= S1/v = 150/7.34 = 20.4 ms 由于受到每次750 A電流變化總量的限制，受電弓過節(jié)點1時，電流I2變化所對應(yīng)的電流變化率遠小于di/dt保護的150 A/ms整定值。因此，保護裝置不會動作。對于剛性懸掛而言，后端受電弓由于節(jié)點外側(cè)的匯流排上翹角度比柔性懸掛大，S1更小，相應(yīng)的t值更小。因此，di/dt保護不會出口。 由于電流變化總量很小，無論架空接觸網(wǎng)是柔性懸掛還是剛性懸掛，受電弓過節(jié)點時，電流變化率和延時時間不可能同時滿足整定要求，與上述的計算分析結(jié)果相同，di/dt保護不會出口。 3結(jié)束語 通過以上分析和計算，可得出這樣的結(jié)論：不論是剛性還是柔性架空接觸網(wǎng)，其錨段關(guān)節(jié)形式的電分段設(shè)置在車站與牽引變電所的同一端，從技術(shù)分析上是可行的，并且通過在上海軌道交通3號線（柔性架空接觸網(wǎng)）、廣州地鐵2號線（剛性架空接觸網(wǎng)）的實際應(yīng)用也證實了列車在啟動時通過這種形式的電分段均未出現(xiàn)明顯拉弧和對直流饋線保護產(chǎn)生不良影響而造成開關(guān)誤跳的情況出現(xiàn)，可見這種電分段的設(shè)置方式是可行的。
