城市轨道交通供电系统直流短路试验
1 引言
目前在新建成的城市轨道交通中,如广州地铁、上海地铁和上海明珠线,都是采用直流1 500 V 作为牵引动力。直流短路试验是城市轨道交通必做的试验,其目的是根据试验数据来调整磁式大电流和后备保护单元(3UB61) 的保护定值,使之动作可靠,不发生拒动和误动的情况。
2 直流保护的工作原理
城市轨道交通采用1 500 V 直流作为牵引动力, 区间很短,故发生接触网短路时,短路电流很大,为此设置了保护设备。直流保护一般由磁式大电流和保护单元(3UB61) 组成。
磁式大电流保护装置直接安装在直流断路器本体上,当发生直流短路时,短路电流很大,利用电磁原理,产生巨大的电磁力,使直流断路器快速跳闸, 切断电源,保护设备。
保护单元(3UB61) 是后备保护,用于保护中长距离的线路故障,主要通过检测电流的变化率 来反映线路是否有故障。当电流的变化率 达到设定的动作值时,保护装置动作,使直流断路器跳闸。
保护定值设定不恰当,会出现保护拒动和误动的情况,造成设备损坏和较大的社会影响,故在城市轨道交通中将通过短路试验来检查保护设备的可靠性并设定保护定值。
3 试验方法及注意事项
3. 1 试验方法
用1 台200 MHz 的数字示波器(带记忆和打印功能) 来记录电压和电流的波形,示波器的2 路探头分别连接到电压变换器和电流变换器上,并设定电流达到400 A 时触发,记录电流和电压波形。
3. 2 注意事项
因直流短路时短路电流很大,甚至达到上万A , 这将会损伤对直流断路器的触头,试验前必须做到万无一失。
(1) 按设计院提供的保护定值,调整保护装置的定值。
(2) 在指定地点用接地线把接触网和钢轨短接, 接地线与接触网相连接时要用一段延伸辅助线,以免短路时烧毁烧伤接触线;接地线与钢轨连接时,需对钢轨进行除锈处理,且连接牢固,以免连接处产生较大的接触电阻,电流过大时烧伤钢轨和烧断接地线。
(3) 为防止短路时保护设备拒动, 造成设备损坏,必须有一操作人员站在直流开关柜旁,听从试验人员的命令,及时手动分闸以保护设备。
(4) 短路试验后要打开直流断路器,检查触头是否受损,若影响使用,则需更换。
4 试验数据及对试验数据的分析评估
直流短路试验是破坏性试验,故仅选取典型的线路(最长、最短等) 做了几次短路试验。直流短路时典型的电压和电流波形见图1 、2 。
图1 直流短路时电压波形
从表1 数据分析可得出以下结论: 设计计算的最大短路电流基本上与实际测量值相符(尤其是后3 次试验),说明接触网参数与实际相符; 短路时最大压降很小(压降为2313 %) ,与交流系统相比( 压降为70 %) 压降较小,说明直流断路器动作灵敏;设计按最小112 的安全系数考虑是完全可行的,保证了直流断路器能可靠动作。
