地铁直流供电系统的短路故障仿真与保护策略研究.pdfVIP

吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎?与朋友交而不信乎?传不习乎?——《论语》

地铁直流供电系统的短路故障仿真与保

护策略研究

摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进交通建设项目的增多。随着城

市轨道交通的快速发展，直流供电系统作为城市轨道交通供电的关键子系统，其

安全可靠运行是地铁正常运营的重要保障，牵引供电系统一旦出现故障，势必影

响地铁的正常运行。地铁供电系统的短路电流和故障分析能够为设备选型和供电

系统的设计提供重要参考。短路故障发生后，直流供电系统中的电流急剧增大，

准确掌握短路电流的变化过程有助于确定地铁供电系统的保护策略。短路故障发

生在供电网的不同位置，短路电流也会有差异。此时需要针对短路电流的特点，

完成短路保护动作，切除发生故障的线路或设备。本文就地铁直流供电系统的短

路故障仿真与保护策略展开探讨。

关键词：地铁；直流供电系统；短路故障；仿真分析

引言

随着城市轨道交通的快速发展，直流牵引供电系统作为城市轨道交通供电的

关键子系统，其安全可靠运行是地铁正常运营的重要保障，牵引供电系统一旦出

现故障，势必影响地铁的正常运行。因此，对直流牵引供电系统的故障进行精确

定位具有重要意义。

1牵引供电系统结构

典型的城市轨道交通供电系统一般包括高压供电源系统（城市电网）、牵引

供电系统与动力照明供电系统三部分。高压供电源系统采用不同的供电方式经交

流母线为牵引供电系统输送高压（35KV）或中压（10KV）三相交流电，牵引供电

系统通过牵引变电所将三相交流电转变成适用于轨道车辆的低压直流电（750V或

1500V），经馈电线将直流电输送至牵引网（接触网或第三轨），轨道车辆通过

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受流器（受电弓或受电靴）与接触网的直接接触获得电能，并由走行轨和回流线

返回至负极。

2直流系统短路故障原因

牵引电流经直流馈线开关、馈线电缆、上网隔离开关输送到接触网上,再经

列车、钢轨、回流线回到负极,形成一个有效的闭合回路。造成直流牵引供电系

统短路故障的原因总体来说归纳为以下两大类。（1）正极对大地短路故障。设

备本体:老鼠、蜈蚣等小动物爬入带电回路；小金属线头、未使用的螺丝、垫圈

等零件,掉落在带电回路上,造成直流正极与框架短路,引起框架保护动作。线路:

可能是接触网、馈线或变电所馈线电缆接地；绝缘子击穿、折断；隔离开关处于

接地状态、引线脱落；接触网对架空地线放电；机车主回路接地等。正极接地故

障多为持续性短路故障,如不及时清除,容易将故障扩大为直流正极通过综合接地

装置、钢轨与地之间的泄露电阻到负极的短路事故,对多处直流设备将造成严重

烧损,破坏性及危害更大。（2）正极对负极短路故障。多数是由于架空接触网对

钢轨短路所引起的,如接触网断线掉落到钢轨上、机车顶部对接触网放电、错误

挂接地线等,造成直流正极对负极瞬时短路,短路电流可达几万安,导致直流开关

大电流脱口保护瞬间动作,DDL-Delta-I相继启动。

3地铁直流供电系统的短路保护策略

地铁系统在运行过程中，可能出现各种故障，其中最为典型的是短路故障。

地铁直流供电系统的短路保护装置对保证地铁安全稳定运行具有至关重要的作用，

当地铁直流供电系统出现短路故障时，短路保护装置可以准确快速清除短路故障，

从而保证供电设备、轨道车辆及乘客生命的安全。

3.1地铁直流供电系统的短路保护技术

地铁直流供电系统的短路保护技术按照保护对象可分为馈线保护技术和车辆

保护技