摘要：对于地铁直流牵引供电系统接触轨异常停电事故现象，停电范围内的区域会存在一定的接触轨残压，从而影响正常的检修工作，和在进行送电的过程中，由于残压值过高无法保证线路的顺利通过，难以恢复接触轨送电的现象，对接触 轨残压进行实地测试，通过录波、数据分析，提出并验证了接触轨线间电容和线路长度对接触轨残压和线路测试的影响，为了解决这一现象，需要地铁工作人员对系统的调合闸顺序进行正确的调整，积极开展直流开关的保护工作，从而保证接触轨残压值的稳定性，具有一定的参考价值。
关键词：直流牵引供电系；统线路测试；接触轨残压
随着我国经济社会的高速发展，地铁线路数量也得到极大的提升，国内开通的多条地铁线路，但在测试的过程中经常会发生因残压值过高，使得线路测试无法通过，尤其是在接触轨线路较长的区间混合所以及车辆停放较为密集的场所。残压的出现必然会损害牵引供电设备，其主要特征包括：首先，接触轨残压会影响检修工作的顺利进行，也会对检修人员的人身安全带来一定的影响；其二，残压会影响接触轨恢复送电的时间，提出了接触网残压可能是由于分段绝缘器、接触网绝缘子受外界影响绝缘下降，还指出，接触网残压是由接触网系统内绝缘电阻分压比例关系决定的，主要影响环境变化较大的车辆段和停车场。以上探讨从接触网绝缘角度出发，保证安全对地电阻前提下降低发生残压区段接触网的对地绝缘电阻等宝贵意见。
1 残压主动检测具体实施方案
1.1 检测主要目的
通过高精度的数据采集工具对馈线柜分合闸馈线电压的过程进行合理的分析，更好的开展残压机理研究工作，通过实践来证实接触轨线间电容以及线路长度对线路的影响，从而促进相关的运营企业更好的对PSCADA以及直流开关的保护装置进行调整。
1.2 检测方案
馈线电压测量方式主要分为两方面内容：分压采样电阻和KNICK信号隔离放大器，将屏蔽线当作通信来源，并通过精密度较高的数据采集仪对馈线电压的过程进行检测，检测过程如下：（1）正确的测试馈线中的出现频率较高的波形以及衰减波形；（2）对PSCADA在分闸时所形成的波形进行测试你；（3）对双边断电残压波形展开相应的测试工作；（4）利用对波形的分析从而形成机理和相应的解决对策。测量示意图如图1所示。
图1 馈线电压检测方案示意图
1.3 线路测试判定原理
要想监测牵引网是否正常，在母线电压Ur＞Uflow、馈线电压Uf＜Ufresidue时合闸HSCB时，ZJK-11微机综合保护装置输出命令线路测试“旁路装置”接入→线路测试接触器接通。如果这一条件无法被满足的情况下，保护装置会自动判定为牵引网发生短路故障，判定线路测异常禁止通过并禁止合闸[1]。
2 接触轨残压实测与分析
2.1 接触轨残压实测
我国一些地铁在运营后，在停车场以及车辆密集区域恢复送电过程中经常会出现接触轨残压值过高而影响线路正常通过，这一故障时间很短，通过测试设备的绝缘强度也没有发现异常，综合考虑后得出，有可能是因为这些线路较长，极易发生线间电容的现象，而导致这一故障的发生，可以将其作为故障理论分析成果。本次所选择的监测地点主要是在直流开关柜经常出现测试障碍的变电场所中。
图2 线路测试逻辑图
图3表示单边供电合闸本站，701馈线断路器馈线电压动态变化过程多呈现波浪形特征也无法证明703感应电压有无异常现象，如果在供电臂相同的情况下，积极开展馈线电压的判定工作，但因感应电压存在于Ufresidue和Uflow，由此可以确定线路多存在故障。通过对图3的分析不难看出，702、704馈电的右线接触轨上感应电压较小，在这一过程中如果发现线间距离过大那么可以不计算线间电容[2]。
图3 单送701馈线断路器
图4表示PSCADA系统遥调合闸701-04馈线断路器线电压动态变化过程。通过观察图3、图4我们可以看出，开关动作次序为测试接触器合闸持续1s，测试接触器发生断裂现象，断路器发生合闸，在这个过程中发生200ms左右的电压下降区间，邻站相同供电臂上703如果也存在这一区间内的情况下可以判断为馈线电压，因此区间处电压位于Ufresidue和Uflow之间，则可证明线路发生故障[3]。
图4 PSCADA系统遥调合闸
2.2 接触轨残压衰减分析
PSCADA系统遥调依次分闸701-704馈线断路器中的馈线电压变化经过。dx所代表的是在放电满一个周期情况下所花费的时间，dx1=451.131ms，dx2=515.752ms，dx3=289.215ms，dx4=333.270ms，由于上网柜电压测量回路为KNICKP42001D3，内阻为14ΩΜ，可以通过线路来测试回路，U701、U702中的放电回路电阻是2.0ΩΜ；U703、U704中的放电回路电阻是0.95ΩΜ。
3 残压衰减和线间电容分析
如果通过电工理论对其展开相应的分析工作的话，不论何种电容器其在展开通电时都必然会存在一定的电荷现象。在断电后，如果发生大地回路，那么电容器就会禁止放电。并且，馈线断路器在进行分闸后所呈现的波形的形状更接近RC回路，接触轨与走行轨平行长线的线间电容C，放电电阻R表示放电回路等效电阻。在直流串联电路中，暂态过程也可以将其看作是电容器进行放电的过程。如果将开关k1向2方向尽心转动，电容C通过电阻R放电，放电过程可可通过的Uc+iR=0来进行描述[4]。
由初始条件t＝0的情况下，Uc＝E，由此可以得出UC=Eexp（-t/RC）。所表示的是电容两端的放电电压按指数规律逐渐递减到原始值。有着一定的时间量纲，也可以将其称作时间常数，也通过分析曲线衰减过程中所对应的时间值展开合理的确定工作。
由此我们可以得出，馈线电压衰减时间常数与线间电容同供电间的距离成正比的，开展线路单边供电、双边供电的过程中，由于线间电容会不断变大，那么也必然会导致时间常数随之增加，受接触轨残压较高影响合闸断路器线路测试无法通过[5]。
4 结语
综上所述，对于交通直流牵引供电系统的接触轨在发生停电事故后停电区域内所产生的接触轨残压异常送电问题，本文在结合电工理论的基础上，展开了合理的分析论述，并对比所测得的数据，从而证实了接触轨线间电容和线路长度对线路测试带来的不利影响，是利用三轨供电方式的接触网固有特性。如果牵引变电所进行供电的情况下，就会加大对接触轨残压的影响，会阻碍检修工作的顺利开展，而为了降低接触轨残压所带来的影响，应从以下几方面着手分析：
（1）比对上位机PSCADA系统遥调合闸程序，评估合闸次序间隔以及时效性和一致性。建议PSCADA系统遥调合闸次序为701—702—703—704，间隔时间不超过5s，并保证各个次序间具有一定的间隔，避免在进行恢复送电的时出现因感应电压较高而影响线路正常测试现象。
（2）直流开关中的保护装置所测得的残压值较高哦，为了降低综线间电容发生感应电压几率以及线路残压衰减不当而对牵引网的正常运行带来影响。
参考文献：
[1]于伟松.城市轨道交通供电系统设计原理与应用[Z].西南交通大学出版社，2008.
[2]黄德胜.地下铁道供电[Z].中国电力出版社，2010.
[3]周鹤良.电气工程师手册[M].中国电力出版社，2008.
[4]薛小强，赵垒，王晓博.地铁牵引变电所高压电流开关合闸故障的处理[J].城市轨道交通研究，2013，（5）：133.
[5]王晓博，尚志坚，赵垒．城市轨道交通直流牵引供电系统接触网残压研究[J]．城市轨道交通研究，2015，（9）：55.
论文作者:孟维博
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/7/30
标签：线路论文; 电压论文; 测试论文; 馈线论文; 电容论文; 发生论文; 电阻论文; 《基层建设》2019年第11期论文;