西安地铁DC1 500V直流开关柜线路测试不通过分析及后续改进措施

引言

在地铁供电系统中,直流牵引供电系统故障会对运营服务造成较严重的影响,可能直接影响行车,因此如何快速高效地处理直流供电系统故障、恢复供电,提高检修质量,是摆在运营供电人员面前的难题和考验。

西安地铁四号线直流牵引系统为1500V电压制式,采用天津保富电气有限公司生产的1500V直流开关柜及TracFeedDCP207BC直流线路保护测控装置,为避免接触网金属接地及车辆牵引电气设备偶发性故障,保护装置设置线路测试功能,在送电时系统对母线电压、馈线电压和测试电阻进行对比分析,确保DC1500V接触网送电安全。

1直流馈线柜线路测试不通过的典型故障案例

1.1案例一:某牵混所直流开关柜213线路测试不通过

某停车场电调对4T3供电分区进行送电,213直流开关柜线路测试不通过,线路测试被闭锁信号(永久性故障)动作。

1.2案例二:某车辆段牵混所直流开关柜213线路测试不通过

某车辆段变电专业控制信号盘及交直流电源装置检修作业结束,电调组织送电,213直流开关柜线路测试不通过,线路测试被闭锁信号(永久性故障)动作。

2直流馈线柜线路测试

2.1线路测试原理

直流馈线柜保护装置中装有线路测试装置,在向牵引网合闸送电时,必须对接触网进行线路测试,检查是否有短路故障,经测试合格后,才能闭合直流馈线断路器进行送电,避免直流开关合闸于故障线路,减少对系统的危害。

线路测试的工作过程:通过控制测试接触器的分合闸接通主母线和馈线之间的测试电阻:通过测量母线电压、馈线电压,计算回路剩余电阻,并将馈线电压和回路剩余电阻与设定值相比较,以确定是否具备合闸条件。

线路测试原理图如图1所示,图中Ubb为母线电压,Ufed为馈线电压,Rres为线路剩余电阻,Rtest为检测电路上的测试电阻,Q10为线路测试接触器。

在进行线路测试时,通过发出线路测试命令,使线路测试接触器Q10闭合,接通线路测试电阻回路。通过检测母线电压Ubb和馈线电压Ufed,计算测试电压和剩余电阻。将计算结果和预先设定的设定值比较,以此判断线路的绝缘情况是否良好。

电压检测的两种情况:

第一种:Ubb>Ufed,此时按照公式(2)计算剩余电阻Rres:

第二种:Ufed>Ubb,此时按照公式(3)计算剩余电阻Rres:

母线电压(Ubb)和馈线电压(Ufed)会通过两个变送器被测量并传至保护装置,保护装置对测量电压进行分析计算,并与电压和电阻的设定限额相比较。

Ures为母线电压Ubb与馈线电压Ufed差的绝对值,根据测试结果分为3种情况:

（1）如果Ures>l00V,Rres>2Q,则直流断路器合闸。

(2)如果Ures>l00V,Rres<2Q,会继续进行3次线路测试,若3次后Rres<2Q,则闭锁线路测试。

(3)如果Ures<保护装置内部有压设置值l00V,则线路测试就会被立即中断,且闭锁线路测试。

2.2故障案例具体分析

案例一直流开关柜213线路测试不通过,直流母线实际有压,保护装置显示0V,线路测试时将母线电压瞬时送至馈线侧。Ures=|Ubb-Ufed|>l00V,Rres<2Q,属于第(2)种情况。

案例二直流开关柜213线路测试不通过,直流母线有压且正常采集,而接触网金属性短路,馈线电压始终为0V,Ures=|Ubb-Ufed|>l00V,Rres<2Q,属于第(2)种情况。

3故障原因分析

3.1电压测量原理图

直流开关柜电压测量回路原理如图2所示,母排电压通过B8电压变送器后送至母线电压测量保护装置,馈线电压通过B9电压变送器送至馈线电压测量保护装置。

3.2后台故障报文分析

案例一当天仅断开213直流馈线开关,此时213直流开关馈线无压,但在线路测试时,将实际带电的直流母排电压瞬时送至馈线侧,馈线侧短时有压。母排电压由于变送器B8的37、39输出端子接线松动,致使母排电压采集回路无法采集母排电压,无法送至保护装置参与计算,线路测试不通过,线路测试接触器辅助触点断开,馈线侧无压,所以出现了"馈线有压动作、无压复归、有压复归、无压动作"报文,如图3(a)所示。

案例二作业断开2ll~2l6直流馈线开关及对应隔离开关,线路测试前,213直流馈线开关分位,213直流开关馈线无压,线路测试时,由于接触网金属性短路,馈线侧始终无压,所以213直流馈线开关在合闸过程中仅出现"线路测试-开启、线路测试-关闭、线路测试被闭锁信号(永久性故障)动作"报文,如图3(b)所示。

3.3保护装置本体测量值显示分析

案例一作业仅断开213直流馈线开关及对应隔离开关,正常情况下,直流母线始终有压,但现场213直流开关柜的保护装置显示母线为0V,判断母线采集回路存在问题,排查母线电压变送器B8的输入采集23、15,变送器电源27、28,输出37、39,保护装置B99.2的x2:42、x2:4l接线,发现母线电压变送器B8的37、39输出端子接线松动,致使母线电压采集回路无法采集母线电压,经现场紧固后设备恢复正常。

案例二仅断开211~216直流馈线开关及对应隔离开关。根据213直流开关柜保护装置显示可知,此时直流母线有压,显示为1640V,当213线路测试不通过时,线路无压报警灯常亮,线路测试闭锁报警灯常亮。

3.4保护装置报文分析

当直流母线实际有压,母线采集回路故障,馈线侧无短路,线路测试时,母线电压送至馈线侧,会出现"有压U一fe",线路测试不通过,出现"丢失U一fe",如图4(d)所示。当母线有压且采集回路正常,馈线侧短路,线路测试时,馈线侧始终无压,不会出现"有压U一fe"和

"丢失U一fe",如图4(a)所示。线路测试每隔11b进行一次,3次均失败后,线路测试被闭锁。

图4设备本体线路测试报文

4后续改进措施

4.1做好故障处理思路总结

当直流开关柜送电线路测试不通过时,作业现场人员应首先观察直流馈线柜保护装置母排电压数值,当直流母排侧送电成功且数值为0,考虑电压采集回路故障,检查母线电压变送器B8的输入采集23、15,输出37、39,变送器电源输入27、28,母线保护装置的x2:42、x2:41接线是否正常。当母线电压采集回路正常,思路一是立即检查线路测试不通过对应接触网是否金属性接地(如地线未撤除):思路二是检查馈线电压采集回路是否正常,方法为检查馈线电压变送器B9的输入采集23、15,输出37、39,变送器电源输入27、28,馈线保护装置的x1:47、x1:48接线有无问题。

4.2做好日常检修维护

检修专业结合日常检修关键环节容易出错的地方,编制《检修作业关键点》,加强对检修人员关键点的培训,保证日常检修中端子及引线连接牢固、接触良好。

5结语

直流开关柜是地铁牵引供电系统的核心,研究线路测试保护原理,不断总结直流开关柜每次故障处理思路及故障处理措施,提高运营供电人员故障处理效率,对保障地铁安全运营具有重要意义。