李??晴1??薛 ?巖2 1.西安市軌道交通集團有限公司運營分公司
2.中國鐵路西安局集團有限公司西安高鐵基礎設施段
地鐵直流牽引供電系統作為維護地鐵穩定運行的核心,為列車的正常穩定運轉提供必要的電源支持。結合西安地鐵兩起直流牽引系統線路測試不通過的故障案例,深入研究線路測試原理,通過現場后臺及保護裝置本體故障報文,分析故障原因,并提出故障處理思路,制訂檢修關鍵點,為后續線路直流牽引供電系統的可靠運行和故障處理提供經驗。
中圖分類號:TM922.3
0? 引言
JIDIANXINXI
在地鐵供電系統中,直流牽引供電系統故障會對運營服務造成較嚴重的影響,可能直接影響行車,因此如何快速高效地處理直流供電系統故障、恢復供電,提高檢修質量,是擺在運營供電人員面前的難題和考驗。
西安地鐵四號線直流牽引系統為1 500 V電壓制式,采用天津保富電氣有限公司生產的1 500 V直流開關柜及TracFeed DCP2 07BC直流線路保護測控裝置,為避免接觸網金屬接地及車輛牽引電氣設備偶發性故障,保護裝置設置線路測試功能,在送電時系統對母線電壓、饋線電壓和測試電阻進行對比分析,確保DC1 500 V接觸網送電安全。
1??直流饋線柜線路測試
不通過的典型故障案例
JIDIANXINXI
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1.1 ?案例一:某牽混所直流開關柜213線路測試不通過
某停車場電調對4T3供電分區進行送電,213直流開關柜線路測試不通過,線路測試被閉鎖信號(永久性故障)動作。
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1.2 ?案例二:某車輛段牽混所直流開關柜213線路測試不通過
某車輛段變電專業控制信號盤及交直流電源裝置檢修作業結束,電調組織送電,213直流開關柜線路測試不通過,線路測試被閉鎖信號(永久性故障)動作。
2? 直流饋線柜線路測試
JIDIANXINXI
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2.1 ?線路測試原理
直流饋線柜保護裝置中裝有線路測試裝置,在向牽引網合閘送電時,必須對接觸網進行線路測試,檢查是否有短路故障,經測試合格后,才能閉合直流饋線斷路器進行送電,避免直流開關合閘于故障線路,減少對系統的危害。
線路測試的工作過程:通過控制測試接觸器的分合閘接通主母線和饋線之間的測試電阻;通過測量母線電壓、饋線電壓,計算回路剩余電阻,并將饋線電壓和回路剩余電阻與設定值相比較,以確定是否具備合閘條件[1]。
線路測試原理圖如圖1所示,圖中Ubb為母線電壓,Ufed為饋線電壓,Rres為線路剩余電阻,Rtest為檢測電路上的測試電阻,Q10為線路測試接觸器。
在進行線路測試時,通過發出線路測試命令,使線路測試接觸器Q10閉合,接通線路測試電阻回路。通過檢測母線電壓Ubb和饋線電壓Ufed,計算測試電壓和剩余電阻。將計算結果和預先設定的設定值比較,以此判斷線路的絕緣情況是否良好[2]。
電壓檢測的兩種情況: 第一種:Ubb>Ufed,此時按照公式(2)計算剩余電阻Rres:
第二種:Ufed>Ubb,此時按照公式(3)計算剩余電阻Rres:
母線電壓(Ubb)和饋線電壓(Ufed)會通過兩個變送器被測量并傳至保護裝置,保護裝置對測量電壓進行分析計算,并與電壓和電阻的設定限額相比較。
Ures為母線電壓Ubb與饋線電壓Ufed差的絕對值,根據測試結果分為3種情況:
(1)如果Ures>100 V,Rres>2 Ω,則直流斷路器合閘。
(2)如果Ures>100 V,Rres<2 Ω,會繼續進行3次線路測試,若3次后Rres<2 Ω,則閉鎖線路測試。
(3)如果Ures<保護裝置內部有壓設置值100 V,則線路測試就會被立即中斷,且閉鎖線路測試。
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2.2 ?故障案例具體分析
案例一直流開關柜213線路測試不通過,直流母線實際有壓,保護裝置顯示0 V,線路測試時將母線電壓瞬時送至饋線側。Ures=|Ufed-Ubb|>100?V,Rres<2 Ω,屬于第(2)種情況。
案例二直流開關柜213線路測試不通過,直流母線有壓且正常采集,而接觸網金屬性短路,饋線電壓始終為0 V,?Ures=|Ubb-Ufed|>100 V,Rres<2 Ω,屬于第(2)種情況。 ? ?
3??故障原因分析
JIDIANXINXI
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3.1 ?電壓測量原理圖
直流開關柜電壓測量回路原理如圖2所示,母排電壓通過B8電壓變送器后送至母線電壓測量保護裝置,饋線電壓通過B9電壓變送器送至饋線電壓測量保護裝置。
3.2 ?后臺故障報文分析
案例一當天僅斷開213直流饋線開關,此時213直流開關饋線無壓,但在線路測試時,將實際帶電的直流母排電壓瞬時送至饋線側,饋線側短時有壓。母排電壓由于變送器B8的37、39輸出端子接線松動,致使母排電壓采集回路無法采集母排電壓,無法送至保護裝置參與計算,線路測試不通過,線路測試接觸器輔助觸點斷開,饋線側無壓,所以出現了“饋線有壓動作、無壓復歸、有壓復歸、無壓動作”報文,如圖3(a)所示。
案例二作業斷開211~216直流饋線開關及對應隔離開關,線路測試前,213直流饋線開關分位,213直流開關饋線無壓,線路測試時,由于接觸網金屬性短路,饋線側始終無壓,所以213直流饋線開關在合閘過程中僅出現“線路測試-開啟、線路測試-關閉、線路測試被閉鎖信號(永久性故障)動作”報文,如圖3(b)所示。
3.3 ?保護裝置本體測量值顯示分析
案例一作業僅斷開213直流饋線開關及對應隔離開關,正常情況下,直流母線始終有壓,但現場213直流開關柜的保護裝置顯示母線為0 V,判斷母線采集回路存在問題,排查母線電壓變送器B8的輸入采集23、15,變送器電源27、28,輸出37、39,保護裝置B99.2的X2:42、X2:41接線,發現母線電壓變送器B8的37、39輸出端子接線松動,致使母線電壓采集回路無法采集母線電壓,經現場緊固后設備恢復正常。
案例二僅斷開211~216直流饋線開關及對應隔離開關。根據213直流開關柜保護裝置顯示可知,此時直流母線有壓,顯示為1 640 V,當213線路測試不通過時,線路無壓報警燈常亮,線路測試閉鎖報警燈常亮。
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3.4 ?保護裝置報文分析
當直流母線實際有壓,母線采集回路故障,饋線側無短路,線路測試時,母線電壓送至饋線側,會出現“有壓U_fed”,線路測試不通過,出現“丟失U_fed”,如圖4(a)所示。當母線有壓且采集回路正常,饋線側短路,線路測試時,饋線側始終無壓,不會出現“有壓U_fed”和“丟失U_fed”,如圖4(b)所示。線路測試每隔11 s進行一次,3次均失敗后,線路測試被閉鎖。
4 ?后續改進措施
JIDIANXINXI
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4.1 ?做好故障處理思路總結
當直流開關柜送電線路測試不通過時,作業現場人員應首先觀察直流饋線柜保護裝置母排電壓數值,當直流母排側送電成功且數值為0,考慮電壓采集回路故障,檢查母線電壓變送器B8的輸入采集23、15,輸出37、39,變送器電源輸入27、28,母線保護裝置的X2:42、X2:41接線是否正常。當母線電壓采集回路正常,思路一是立即檢查線路測試不通過對應接觸網是否金屬性接地(如地線未撤除);思路二是檢查饋線電壓采集回路是否正常,方法為檢查饋線電壓變送器B9的輸入采集23、15,輸出37、39,變送器電源輸入27、28,饋線保護裝置的X1:47、X1:48接線有無問題。
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4.2 ?做好日常檢修維護
檢修專業結合日常檢修關鍵環節容易出錯的地方,編制《檢修作業關鍵點》,加強對檢修人員關鍵點的培訓,保證日常檢修中端子及引線連接牢固、接觸良好。
5? 結語
JIDIANXINXI
直流開關柜是地鐵牽引供電系統的核心,研究線路測試保護原理,不斷總結直流開關柜每次故障處理思路及故障處理措施,提高運營供電人員故障處理效率,對保障地鐵安全運營具有重要意義。
參考文獻
REFERENCE? DOCUMENTS
TracFeed DCP2 07BC直流線路保護測控裝置技術說明書[Z].
陳靜.地鐵供電系統自動重合閘與線路測試[J].城市軌道交通研究,2014,17(7):140-143.
編輯:黃飛
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