06-淺談地鐵低壓供電系統(tǒng)的過(guò)電壓保護(hù)

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1、淺談地鐵低壓供電系統(tǒng)的過(guò)電壓保護(hù)陳秋原成都地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司四川成都610081摘要：地鐵低壓供電系統(tǒng)的過(guò)電壓沖擊主要來(lái)自外部的雷電過(guò)電壓和內(nèi)部的操作過(guò)電壓，過(guò)電壓保護(hù)對(duì)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行具有重要作用，合理選擇電涌保護(hù)器等防護(hù)元件是過(guò)電壓保護(hù)中的重要內(nèi)容。關(guān)鍵詞：地鐵低壓供電電涌保護(hù)器過(guò)電壓保護(hù)0引言成都地鐵1號(hào)線(xiàn)采用110/35KV兩級(jí)電壓供電方式，通過(guò)35KV環(huán)網(wǎng)電纜給牽引供電系統(tǒng)與動(dòng)力照明供電系統(tǒng)供電，全線(xiàn)配置牽引降壓混合變電所8座、獨(dú)立降壓變電所11座、跟隨式降壓變電所6座。地鐵低壓供電系統(tǒng)包括降壓變電所和動(dòng)力照

2、明配電系統(tǒng)，提供了正線(xiàn)車(chē)站和區(qū)間的機(jī)電設(shè)備動(dòng)力電源和照明電源。根據(jù)GB50490-2009《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》，過(guò)電壓保護(hù)裝置用于防止操作過(guò)電壓和大氣（雷電）過(guò)電壓。電涌保護(hù)器是低壓供電系統(tǒng)過(guò)電壓保護(hù)中重要的裝置，合理的選型配置對(duì)供配電網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠運(yùn)行具有重要的作用。1過(guò)電壓沖擊對(duì)地鐵低壓供電系統(tǒng)造成的影響（1）控制系統(tǒng)誤動(dòng)作0.4kV低壓開(kāi)關(guān)柜PLC系統(tǒng)設(shè)置為當(dāng)檢測(cè)到一路電源進(jìn)線(xiàn)電壓異常后，在一定延時(shí)內(nèi)時(shí)自動(dòng)切除三級(jí)負(fù)荷，再過(guò)一定延時(shí)內(nèi)異常電壓未恢復(fù)到正常范圍，則分閘該路進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)后再合閘母聯(lián)開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為單電源供電

3、方式。過(guò)電壓沖擊可造成該類(lèi)備自投邏輯誤動(dòng)作。（2）線(xiàn)路、電氣元件損壞過(guò)電壓會(huì)造成供配電線(xiàn)路發(fā)熱老化、絕緣性能降低，造成短路故障等。電氣元件長(zhǎng)期運(yùn)行在額定工作電壓下，過(guò)電壓沖擊超過(guò)元件的耐壓能力后持續(xù)一定時(shí)間會(huì)造成絕緣破壞和元件燒毀。（3）電氣設(shè)備斷電、停機(jī)造成斷路器、隔離開(kāi)關(guān)燒壞，變頻器等電壓保護(hù)動(dòng)作，末端設(shè)備停機(jī)。（4）對(duì)二次設(shè)備等對(duì)電磁抗擾要求較高的設(shè)備的影響二次控制電源由一次回路進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)端子處引入時(shí)，容易受一次回路電壓波動(dòng)的影響，有時(shí)甚至燒壞進(jìn)線(xiàn)側(cè)的熔斷器。雖然PLC電源等24V直流電源進(jìn)線(xiàn)側(cè)多配置有穩(wěn)壓、濾波功能的

4、高頻開(kāi)關(guān)電源，但一次回路的電壓波動(dòng)仍然容易侵入造成對(duì)PLC的電磁干擾。很多二次設(shè)備、模塊，例如從一次回路直接接入檢測(cè)信號(hào)的開(kāi)關(guān)量采集模塊等，由于內(nèi)部集成電路抗電沖擊能力差，在一次回路電涌浸入時(shí)容易出現(xiàn)燒壞各類(lèi)接口或板卡的故障?？赏ㄟ^(guò)提高開(kāi)關(guān)電源的整體性能、在電源進(jìn)線(xiàn)處設(shè)置隔離電磁干擾的隔離變壓器，電涌保護(hù)器、電源濾波器或其他過(guò)電壓防護(hù)裝置等措施來(lái)降低一次回路電壓波動(dòng)侵入造成的電磁擾動(dòng)。2地鐵低壓供電系統(tǒng)過(guò)電壓的類(lèi)型及防護(hù)措施1、外部過(guò)電壓及防護(hù)措施（1）直擊雷雷電落在室外架空線(xiàn)路上、與降壓變電所接地網(wǎng)直接相連的避雷針或金屬

5、構(gòu)架上，造成接地電位瞬時(shí)升高。如果降壓變電所設(shè)置在地下車(chē)站內(nèi)，引入的35kV環(huán)網(wǎng)電纜及引出的動(dòng)力照明配電線(xiàn)路多不是室外架空敷設(shè)，則該類(lèi)型雷電過(guò)電壓對(duì)低壓供電系統(tǒng)的影響較少。（2）雷電波與感應(yīng)雷雷電波侵入至供配電線(xiàn)路中可能有部分殘余電壓。雷電落在線(xiàn)路附近，因電磁感應(yīng)產(chǎn)生的過(guò)電壓也可能沿線(xiàn)路侵入。由于降壓變電所35kV母線(xiàn)多裝設(shè)避雷器，給負(fù)荷供電的末端配電箱、控制箱內(nèi)均裝設(shè)電涌保護(hù)器，因此從降壓變電所進(jìn)線(xiàn)側(cè)和負(fù)荷側(cè)線(xiàn)路侵入的外部過(guò)電壓均設(shè)置有吸收和抑制裝置。特別是從負(fù)荷側(cè)線(xiàn)路侵入的外部過(guò)電壓，防護(hù)措施為在末端配電箱內(nèi)裝設(shè)電涌保

6、護(hù)器，而且各類(lèi)末端配電箱、控制箱數(shù)量較多、安裝位置分散、配電線(xiàn)路敷設(shè)情況復(fù)雜，需要定期巡視檢查以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電箱內(nèi)防雷元件的運(yùn)行監(jiān)測(cè)。（3）110kV母線(xiàn)的電壓波動(dòng)降壓變電所35kV母線(xiàn)裝設(shè)避雷器，該類(lèi)型過(guò)電壓在傳入0.4kV系統(tǒng)前雖然經(jīng)過(guò)多級(jí)抑制和降壓，有時(shí)仍有一定范圍的幅值對(duì)0.4kV系統(tǒng)造成影響。目前設(shè)計(jì)為在動(dòng)力變壓器0.4kV側(cè)設(shè)置電涌保護(hù)器，以限制高壓側(cè)傳入的電壓波動(dòng)在0.4kV母線(xiàn)造成的過(guò)電壓，電涌保護(hù)器一般情況下可在進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)端子處并聯(lián)安裝。重要負(fù)荷電源側(cè)接入不間斷電源UPS，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)線(xiàn)電源的穩(wěn)壓、濾波、電磁隔離等

7、功能。2、內(nèi)部過(guò)電壓及防護(hù)措施（1）地鐵低壓供電系統(tǒng)常見(jiàn)的操作過(guò)電壓1）降壓變電所內(nèi)斷路器或隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行分合閘操作時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行短暫的狀態(tài)變換產(chǎn)生的內(nèi)部過(guò)電壓降壓變電所內(nèi)兩臺(tái)35KV/0.4KV動(dòng)力變壓器分別從牽引和動(dòng)力照明共用的35kV中壓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)引入兩路獨(dú)立電源，0.4kV主接線(xiàn)為單母線(xiàn)分段接線(xiàn)方式。正常情況下，降壓所內(nèi)兩臺(tái)動(dòng)力變各帶兩段0.4kV母線(xiàn)分列運(yùn)行，當(dāng)一臺(tái)動(dòng)力變退出運(yùn)行時(shí)，控制系統(tǒng)檢測(cè)該進(jìn)線(xiàn)回路失壓后，按照備自投邏輯依次延時(shí)分閘三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)、該路進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)，投入母聯(lián)斷路器，實(shí)現(xiàn)由另一臺(tái)動(dòng)力變承擔(dān)全所一、二級(jí)動(dòng)

8、力照明負(fù)荷。該類(lèi)倒閘操作頻次較高，涉及到變電所內(nèi)一系列斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的分合閘狀態(tài)轉(zhuǎn)換，期間產(chǎn)生的操作過(guò)電壓會(huì)對(duì)低壓供電系統(tǒng)產(chǎn)生影響。2）變電所內(nèi)大功率設(shè)備的啟停、切除三級(jí)負(fù)荷等操作時(shí)，系統(tǒng)電動(dòng)勢(shì)自動(dòng)調(diào)節(jié)滯后產(chǎn)生的暫時(shí)過(guò)電壓0.4kV低壓開(kāi)關(guān)柜三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)的分勵(lì)脫扣器接消防外控信號(hào)，設(shè)計(jì)為在聯(lián)動(dòng)指令下