引言

在地鐵供電系統(tǒng)中,直流牽引供電系統(tǒng)故障會對運營服務(wù)造成較嚴(yán)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(tǒng)故障、恢復(fù)供電,提高檢修質(zhì)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(tǒng)為1500V電壓制式,采用天津保富電氣有限公司生產(chǎn)的1500V直流開關(guān)柜及TracFeedDCP207BC直流線路保護測控裝置,為避免接觸網(wǎng)金屬接地及車輛牽引電氣設(shè)備偶發(fā)性故障,保護裝置設(shè)置線路測試功能,在送電時系統(tǒng)對母線電壓、饋線電壓和測試電阻進行對比分析,確保DC1500V接觸網(wǎng)送電安全。

1直流饋線柜線路測試不通過的典型故障案例

1.1案例一:某牽混所直流開關(guān)柜213線路測試不通過

某停車場電調(diào)對4T3供電分區(qū)進行送電,213直流開關(guān)柜線路測試不通過,線路測試被閉鎖信號(永久性故障)動作。

1.2案例二:某車輛段牽混所直流開關(guān)柜213線路測試不通過

某車輛段變電專業(yè)控制信號盤及交直流電源裝置檢修作業(yè)結(jié)束,電調(diào)組織送電,213直流開關(guān)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

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(wǎng)合閘送電時,必須對接觸網(wǎng)進行線路測試,檢查是否有短路故障,經(jīng)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(guān)合閘于故障線路,減少對系統(tǒng)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(shè)定值相比較,以確定是否具備合閘條件。

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(fā)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(jié)果和預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值比較,以此判斷線路的絕緣情況是否良好。

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(shè)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(jù)測試結(jié)果分為3種情況:

（1）如果Ures>l00V,Rres>2Q,則直流斷路器合閘。

(2)如果Ures>l00V,Rres<2Q,會繼續(xù)進行3次線路測試,若3次后Rres<2Q,則閉鎖線路測試。

(3)如果Ures<保護裝置內(nèi)部有壓設(shè)置值l00V,則線路測試就會被立即中斷,且閉鎖線路測試。

2.2故障案例具體分析

案例一直流開關(guān)柜213線路測試不通過,直流母線實際有壓,保護裝置顯示0V,線路測試時將母線電壓瞬時送至饋線側(cè)。Ures=|Ubb-Ufed|>l00V,Rres<2Q,屬于第(2)種情況。

案例二直流開關(guān)柜213線路測試不通過,直流母線有壓且正常采集,而接觸網(wǎng)金屬性短路,饋線電壓始終為0V,Ures=|Ubb-Ufed|>l00V,Rres<2Q,屬于第(2)種情況。

3故障原因分析

3.1電壓測量原理圖

直流開關(guān)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(dāng)天僅斷開213直流饋線開關(guān),此時213直流開關(guān)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(cè),饋線側(cè)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(cè)無壓,所以出現(xiàn)了"饋線有壓動作、無壓復(fù)歸、有壓復(fù)歸、無壓動作"報文,如圖3(a)所示。

案例二作業(yè)斷開2ll~2l6直流饋線開關(guān)及對應(yīng)隔離開關(guān),線路測試前,213直流饋線開關(guān)分位,213直流開關(guān)饋線無壓,線路測試時,由于接觸網(wǎng)金屬性短路,饋線側(cè)始終無壓,所以213直流饋線開關(guān)在合閘過程中僅出現(xiàn)"線路測試-開啟、線路測試-關(guān)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(yè)僅斷開213直流饋線開關(guān)及對應(yīng)隔離開關(guān),正常情況下,直流母線始終有壓,但現(xiàn)場213直流開關(guān)柜的保護裝置顯示母線為0V,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、x2:4l接線,發(fā)現(xiàn)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(jīng)現(xiàn)場緊固后設(shè)備恢復(fù)正常。

案例二僅斷開211~216直流饋線開關(guān)及對應(yīng)隔離開關(guān)。根據(jù)213直流開關(guān)柜保護裝置顯示可知,此時直流母線有壓,顯示為1640V,當(dāng)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。

3.4保護裝置報文分析

當(dāng)直流母線實際有壓,母線采集回路故障,饋線側(cè)無短路,線路測試時,母線電壓送至饋線側(cè),會出現(xiàn)"有壓U一fe",線路測試不通過,出現(xiàn)"丟失U一fe",如圖4(d)所示。當(dāng)母線有壓且采集回路正常,饋線側(cè)短路,線路測試時,饋線側(cè)始終無壓,不會出現(xiàn)"有壓U一fe"和

"丟失U一fe",如圖4(a)所示。線路測試每隔11b進行一次,3次均失敗后,線路測試被閉鎖。

圖4設(shè)備本體線路測試報文

4后續(xù)改進措施

4.1做好故障處理思路總結(jié)

當(dāng)直流開關(guān)柜送電線路測試不通過時,作業(yè)現(xiàn)場人員應(yīng)首先觀察直流饋線柜保護裝置母排電壓數(shù)值,當(dāng)直流母排側(cè)送電成功且數(shù)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(dāng)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(yīng)接觸網(wǎng)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。

4.2做好日常檢修維護

檢修專業(yè)結(jié)合日常檢修關(guān)鍵環(huán)節(jié)容易出錯的地方,編制《檢修作業(yè)關(guān)鍵點》,加強對檢修人員關(guān)鍵點的培訓(xùn),保證日常檢修中端子及引線連接牢固、接觸良好。

5結(jié)語

直流開關(guān)柜是地鐵牽引供電系統(tǒng)的核心,研究線路測試保護原理,不斷總結(jié)直流開關(guān)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。