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摘要：在城市轨道交通直流牵引供电系统中，按照《地铁设计规范》的要求，直流牵引馈线应设置双边联跳保护，即当一个双边供电区段内发生短路时，本区段两端馈线断路器联动跳闸。距离故障点较远的馈线断路器流过的短路电流较小，达到整定的时间较晚或者达不到整定值。此时，首先到达整定的断路器先跳闸，并将联跳信号发送给对端断路器，对段断路器收到联跳信号后也迅速跳闸，从而切断故障区段。
关键词：轨道交通；直流牵引；供电系统；技术
中图分类号：TU712 文献标识码：A
引言：轨道交通是近些年国内逐渐兴起的交通工具，相较于汽车、公交等系统，轨道交通噪音低、污染小，且不会出现拥堵问题，能够大大改善城市居民出行质量。因此非常适用于国内交通质量存在缺陷的大中型城市。作为城市交通网中的重要一环，在国内城市化及人口数量不断增加的同时，越来越多的城市开始引入了轨道交通方式。轻轨、地铁等交通工具在改善交通压力的过程中，发挥出了很大的作用。直流牵引双边联跳保护是直流保护中的后备保护。一旦双边联跳保护拒动，就可能给直流牵引系统带来灾难性后果；一旦双边联跳保护误动作，虽然可能通过自动重合闸功能尽快恢复供电，但还是会给直流牵引系统可靠性运行带来隐患。因而基于数字通信的城市轨道交通直流牵引供电系统双边联跳保护系统研究的目的就是为了寻找一种更好的实现方式，既可提高直流牵引供电系统双边联跳保护的可靠性，又可实现良好的经济性和实时性。
1 城市轨道交供电系统的构成与功能
1.1 直流牵引供电系统
城市轨道系统依靠直流牵引供电系统输送电能，如果没有电能的支持，城市轨道系统将陷入瘫痪。城市轨道相较于其他轨道而言既有着一定的相似，不过也有着些许的不同。因此并不能直接将其他轨道系统的设计方案套用到城市轨道建设。虽然城市轨道于近些年才在我国开始流行，不过在国外已经有了很多的运营实验与研究数据。目前国内外最常见的供电系统主要包括直流1500伏与交流25千伏两种[1]。国内经常将两种供电模式联络，称为双制式供电。牵引供电目的是为地铁、轻轨、电动机车供电，用牵引网络完成电流输送。直流1500伏供电采取的是双边供电。如某馈线回路出现故障则需要采用大双边供电方式，实现跨区供电。此外直流供电因使用杂散电流，因此能够实现分散输送目的，实现远距离电流传输。受限于自身电压等级影响，直流1500伏供电实际供电距离较短，交流25千伏供电距离较远。这两种电压等级的牵引制式，可根据不同线路的站间距、行车密度、客流量等因素，通过供电模拟仿真计算，比较其技术经济合理性来进行选取。当前国内城市轨道研究集中在保护及安全系统，借助于对主要技术原理进行实验研究，为国内轨道建设与设计提供数据帮助。
1.2 直流牵引供电系统功能
城市轨道外部电源由城市变电所及轨道变电所间的高压线缆组成。通过外部电源，城市轨道交通能够从城市电网系统中取得相应的电源。之后电网向主变电所输送高压电源，通过降压分配为城市轨道输送电力。中压供电由主变电所、牵引变电所、降压变电所组成。牵引变电所将主变电所输送的电压降压，并输送至直流牵引供电系统，转化为城市轨道用直流电能。降压变电所将中压电流转化为除动力照明以外所有城市轨道所需电流。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在城市轨道供电系统中，轨道运行时的各种供电数据整理、搜集与分析由电力监控完成，是城市轨道电力控制中心。
2 轨道交通直流牵引供电系统有关技术
在人们生活质量不断升高的同时，人们对出行也提出了更多的要求。越来越多的城市为缓解城市交通压力，纷纷修建了城市轨道系统。虽说轨道为城市交通提供了更多交通系统的支持，但是却对电力供应提出了更高的要求。过去国内电网线路主要依靠的是直流供电，不过自上个世纪60年代开始，越来越多的国家都开始了交流供电的尝试。交流供电优势显著如杂散电流少、点流量大、成本低、供电效果良好等。为提高供电质量，我们必须加强轨道系统技术研究，提高保护能力，为城市轨道交通发展提供可靠保障。
2.1 直流牵引供电接地技术与保护装置
城市轨道直流牵引供电存在非常明显的迷流情况，因此必须在直流正负极中设置绝缘保护，以防漏电问题影响交通系统安全。不过如果直接将供电系统的负极接入地面，将很容易导致迷流回路问题。减少迷流回路电阻，甚至会造成金属设备损坏。另外，当直流设备牵引负极短路时接入地面，会发生非常危险的短路现象，产生严重的电流冲击。如保护装置此时无法及时切断其他安全性的设备和故障设备连接，那么整个供电系统都会遭到严重的威胁。为防止这一问题出现，通常设计时，城市轨道直流牵引供电时，必须要将正负极设为绝缘模式。减少迷流回路问题，防止供电系统安全性遭到破坏。有效的降低短路问题发生几率。为防止保护因出口时间太小而误动，取固定出口时限。该固定出口时限就是保护出口延时时间定值，可由用户设定，从而大大提高了保护的抗干扰性能；同时，保护出口速度在电流上升不是特别快、di/dt不是特别大的时候，具有反时限出口时间特性。电流上升的越快，保护出口时间越快；反之，电流上升的越慢，保护出口时间越慢，既提高了保护出口的速度，又提高了保护的抗干扰、躲机车负荷的能力。
2.2 直流牵引供电防迷流措施
由于钢轨与大地之间不是绝对绝缘，因此由钢轨回流牵引变电所的电流必有部分经大地流回牵引变电所。部分漏入大地的杂散电流对地铁道床、钢轨及其附件、结构钢筋、地下管线等产生严重的电腐蚀作用，危及建筑设施的安全。从目前的研究及统计结果来看，国内大多数城市均面临迷流问题。通常在设计时，遵循“以防为主，以排为辅，防排结合，加强监测”的原则，采取降低回流系统阻抗、增大走行轨泄漏过渡电阻、等多项措施限制杂散电流产生，同时设置杂散电流收集网、杂散电流监测网、排流柜及排流端子加强收集和监测泄漏电流。排流柜在运营初期并不投入运行，而是在运营过程中，根据杂散电流监测系统对杂散电流腐蚀状况的监测结果判断是否投入运行。
结束语：综上所述，城市轨道交通不仅方便了人们的出行，还提高了人们的生活质量和水平，作为每一条交通路线必不可少的供电系统，直流牵引供电系统及其关键技术成了目前城市轨道交通的重点研究项目，直流牵引供电系统的不断进步与发展，不仅节省了城市轨道建设的成本，还为城市轨道交通的平稳运行提供安全保证。
参考文献：
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[5]林勇，徐钦炜，张俊强，程乐峰，吴子杰，余涛.基于ECP的轨道交通直流牵引供电系统开关状态评价算法[J].电力系统保护与控制，2018，46(05):16-24.
论文作者:苏小棚
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/6
标签：供电系统论文; 电流论文; 轨道交通论文; 变电所论文; 城市轨道论文; 城市论文; 系统论文; 《防护工程》2018年第17期论文;