浅析直流1500伏馈线断路器自动重合闸功能不稳定的因素

林志杰

[摘 要]广州地铁以“安全、快捷、准点、舒适”的优质服务为广州提速，在广州交通系统中担负着重要的角色，地铁的运行加快了城市跳动的脉搏。供电系统作为地铁运营重要的组成部分，直接影响地铁的安全高效运行。在地铁供电系统中，直流牵引供电系统由于直接给列车提供动力，占据了举足轻重的地位。而作为直流牵引系统中的重要供电设备直流馈线开关柜，其控制与保护部分也显得尤为重要。本文针对广州地铁二号线直流牵引系统1500V馈线断路器被联跳后，断路器自动重合闸闭锁的问题，介绍了双边联跳的原理，通过测试，分析了造成断路器自动重合闸闭锁的原因，并且通过延迟反馈断路器分位信号的方法，解决了这种缺陷。

[关键词]自动重合闸 双边联跳 闭锁 大电流脱扣 DPU96

中图分类号：U231.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）31-0255-01

前言：2015年初至2017年底，二号线列车牵引供电系统直流1500伏断路器，发生6次因供电分区内或用户端设备故障跳闸，但跳闸后对所侧断路器保护装置闭锁重合闸程序，导致断路器跳闸后处于分闸位置，不能自动合闸的事件。

论文内容：

一、直流1500伏馈线断路器双边联跳原理

（一）概述

广州地铁二号线地铁列车采用直流1500伏供电系统，正线及车辆段分成若干供电分区。根据设计原则，正线供电分区由两个变电所双边供电，当本所側馈线断路器因保护出口动作跳闸，此断路器保护装置会同时发送联跳信号，使本供电分区对所侧断路器动作跳闸。对所侧、本所侧断路器跳开后，本所侧保护装置进入自动重合检测程序，满足合闸条件则自动合闸；对所侧保护装置根据所收联跳信号进行判断，进入或闭锁（即终止）自动重合闸测试，满足合闸条件则自动合闸。

（二）断路器保护双边联跳原理

所谓双边联跳保护，其实是一种设备出现故障后断路器跳闸的方式，类似于变压器本体发生短路故障后跳开变压器高、低压侧断路器。对于采用双边供电方式的牵引供电系统，它是广泛使用的一种跳闸方式。

当接触网发生故障时，由于采用双边供电方式，总是可以看成一侧为近距离故障，另一侧为远距离故障，应该是近故障点的变电所先跳闸。如图1，A站的213断路器和B站的211断路器向同一供电区的接触网供电，当靠近A站的C点接触网发生短路故障时，由于故障电流大小不一样（A站故障电流大于B站故障电流），由短路故障电流较大的A站发出跳闸命令，跳开本站213断路器，同时发出联跳命令，向B站发出联跳信号，B站收到联跳信号后，跳开本所的211断路器，确保故障供电区内接触网无电。由于采用了双边联跳保护，只要两个变电所中有一个能检测出故障电流并正确跳闸，另一个也会被联跳，因而提高了保护的可靠性。

二、断路器保护装置DPU96闭锁重合闸的原因分析

从所发生的4起DPU96闭锁重合闸的事件分析，4起事件中没有发生内部故障中的断路器故障或小车故障及外部原因中的框架保护信号。因此，以下主要从DPU96发送联跳脉冲、脉冲的传输、DPU96接收的脉冲特性分析闭锁重合闸的原因。

（一）分析结论

1.启动重合闸的概率与DPU96接收的联跳脉冲宽度有关，宽度越小启动重合闸的概率越大。

2.当接收的联跳脉冲宽度在220ms以下时，能可靠的启动重合闸；当接收的联跳脉冲宽度在415ms以上时，能可靠的闭锁重合闸；当接收的联跳脉冲宽度在220ms至415ms的范围时不能可靠的启动重合闸（图1）。

3.随着联跳脉冲宽度的减小，断路器被联跳后，发大电流脱扣的几率越大。（大电流脱扣保护，是高速直流断路器自带的一种保护类型，它采用了电磁脱扣原理，主要用于快速切除近端金属性短路故障。大电流保护动作后，是没有任何信号给DPU96装置的，DPU96对大电流脱扣的判断采用排除法，即断路器跳闸后，若排除了di/dt、ΔI、Imax、过流保护、接触网温度保护动作，则认为是大电流脱扣。）

（二）改变断路器反馈分位信号时间，DPU96闭锁重合闸的校验

1.测试目的：

通过测试结果可知，当DPU96接收的脉冲小于220ms时，断路器被联跳后能可靠的启动重合闸，但同时有80%会发大电流脱扣。如果采取这种方法，是可以解决启动重合闸不确定的问题，但不能解决断路器被联跳后发大电流脱扣的问题。

2.测试结果分析：

在DPU96收到联跳信号后，随着分闸反馈信号到达DPU96的时间增加，启动重合闸的概率增大，到110ms时可100%的启动重合闸，而在断路器被联跳后，发大电流的概率则会为0，这才是正常的状态。

三、联跳脉冲信号触发DPU96闭锁重合闸的改进方案

（一）分折原因

综合前述分析可知，断路器被联跳后DPU96控制保护装置是否闭锁重合闸，决定于所接收的联跳脉冲宽度和断路器分位的反馈时间。现在的情况是断路器被联跳后，DPU96不能100%的启动重合闸操作，DPU96发出的脉冲及脉冲的传输、接收都是比较稳定的，主要的故障原因是DPU96重合闸程序与断路器反馈分位时间的配合不合适，造成自动重合闸不可靠。

（二）改进方案

在断路器分闸位置辅助接点接时间继电器，时间继电器触点接DPU96，断路器被联跳后，通过时间继电器延时反馈分闸位置信号给DPU96。因断路器的分闸时间是57ms，所以时间继电器整定为50ms，即可满足收到联跳信号后分位反馈时间大于110ms的要求。

（三）改进后效果

改造前DPU96均存在被联跳闭锁重合闸情况。改造后DPU96均未出现被联跳后闭锁重合闸或发大电流脱扣的情况。

四、结束语

通过以上的测试、分析、判断，造成断路器被联跳后DPU96重合闸闭锁的原因是DPU96重合闸程序与断路器反馈分位时间的配合不当，造成自动重合闸不可靠。通过整改后，未在发生过这种现象，证明这着个改造是正确可行的。

参考文献

[1] SITRASDPU96操作使用说明书（中文版）V3.11西门子公司出版.