刘海鹏 桑梓杰

摘 要：城市轨道交通牵引所采用二套整流机组+一套双向变流器的组合以及直流母线采用单母线分段的主接线形式为国内首次采用。本文对彭家庄站牵引所的主接线形式进行介绍，对此种主接线下的区别于常规牵引所的框架保护配置、直流母线配置以及双边联跳回路进行了简述，对主接线的问题进行了探讨，最后对此种主接线形式进行了总结。

关键词：城市轨道交通;供电系统;主接线;框架保护

0 引言

济南轨道交通R2线末端站彭家庄站设有牵引所，与彭家庄牵引所相邻的牵引所为烈士陵园牵引所，两座牵引所间距约4.5km。如彭家庄站牵引所退出运行，由相邻的烈士陵园站牵引所单边供电至线路末端，供电距离太长，不能满足牵引供电的要求。所以彭家庄牵引所需采取一种特殊的主接线及保护配置方案以尽量保证彭家庄站牵引所不退出运行。

1 主接线形式

彭家庄站牵引所设了两套整流机组加一套双向变流器的组合形式，同时直流正母线也进行了单母线分段，如图1。两套整流机组均接于II段35kV母线，双向变流器接于I段35kV母线;1#整流机组和双向变流器接至I段直流母线，2#整流机组接至II段直流母线，直流正极母联开关设两台断路器。

整流机组及双向变流器的工作模式如下：正常运行时，两套整流机组给直流母线供电，两台母联断路器均合闸，双向变流器采用逆变模式;当一套整流机组退出时，另外一套整流机组正常运行，双向变流器采用逆变模式;当两套整流机组全退出时，双向变流器切换为整流模式。

2 框架保护方案配置

常规变电所一般设置3套框架保护装置（一套为整流机组、一套为直流母线、一套为再生能吸收装置），为了尽量降低彭家庄站牵引所退出的可能性，本所框架保护方案选用6套。

6套框架泄漏保护配置方案如图1中虚线框所示：1#整流器、2#整流器、双向变流器、正极I段设备、正极II段设备、负极柜。这6組直流设备均独立绝缘安装。设置6套框架泄漏保护的目的是为了降低发生直流设备碰壳时全所退出的可能性。

当直流正极碰设备外壳发生电流型框架保护动作时，电流元件内电流流向为：正极—外壳—电流元件—地—OVPD—钢轨-回流电缆—负极;当直流负极碰设备外壳发生电流型框架保护动作时，电流元件内电流流向为：正极—接触网—机车—轨地间泄漏电阻—地—电流元件—外壳—负极。由此可见在发生正极碰壳及负极碰壳时电流元件的电流流向是相反的。如果定义正极碰壳时电流元件电流流向为正向，那么负极碰壳电流元件流过的电流则为反向。

发生负极碰壳框架泄漏时，即使本所直流进线断路器、直流馈线断路器、35kV侧断路器、邻所直流馈线断路器都跳闸后，这种故障也不能被隔离。因为全线的负极都是通过钢轨连在一起的，泄漏到地中的杂散电流会在此处流过。直流设备内的负极与钢轨之间没有开关，无法将此杂散电流截断。

当发生负极碰壳时，此种故障与钢轨电位限制装置闭合是一样的，是可以正常行车的，只是此处的框架电流（杂散电流）较大，而且无论本所及邻所断路器是否跳闸，此电流一直存在，靠开关的分闸无法解决此问题，所以，这种情况下断路器跳闸并不能解决问题，只能派人去现场处理，对于此种情况下的框架跳闸仅设置为报警，不再联跳相关开关。

根据以上分析，1#整流器、2#整流器、双向变流器中均包含有正极和负极母排，直流设备（正极I段设备、正极II段设备）为断路器柜，往往也设有负母排，用于电压测量，所以也包含正极和负极母排，因此均需考虑正极碰壳与负极碰壳两种情况;负极柜中仅有负母排，仅需考虑负极碰壳的情况。

所以，这6套框架泄漏保护中的电流保护应按以下方式设置：

（1）1#整流器的电流保护按电流正向跳闸（跳201、321）、电流反向报警。

（2）2#整流器的电流保护按电流正向跳闸（跳202、322）、电流反向报警。

（3）双向变流器的电流保护按电流正向跳闸（跳203、311）、电流反向报警。

（4）正极I段设备的电流保护按电流正向跳闸（跳201、203、211、221、200A、200B、311、321、临所断路器）、电流反向报警。

（5）正极II段设备的电流保护按电流正向跳闸（跳202、231、241、200A、200B、322、临所断路器）、电流反向报警。

（6）负极柜的电流保护按电流正向和电流反向都报警（负极柜不会出现正向电流）。

3 直流母线及双边联跳回路

由于彭家庄牵引所的重要性，避免发生框架电流型保护动作时将整个直流母线设备退出的可能性，采用了直流母线单母线分段的形式。在直流母线I段、II段分别设置母联断路器，此目的是为了当直流I段母线发生框架动作时将所有电源点切除，因此需要联跳直流II段对应的开关（此时直流I段母线与直流II段母线的关系等同于常规牵引所直流母线与临所直流母线的关系），因此需要在直流II段设置母联断路器，同理当直流II段母线发生框架动作时也需要在直流I段设置母联断路器。

由于彭家庄站为线路末端站，按照正常配置仅需要设置两台直流馈线柜即可，为了避免框架保护动作后将直流馈线退出的可能性，主接线按照4路直流馈线进行配置，并且增加了接触网联络开关2113及2124。当I段框架保护动作退出I段的直流馈线时，可以通过II段直流母线经II段的直流馈线柜供电（接触网联络开关2113、2124合闸）。

由于直流母线采用的分段，并且框架分别动作的形式，因此变电所土建布置时也将直流柜I段II段分开布置，母联断路器柜221及231之间采用电缆连接。

由于常规牵引所不存在231（241）断路器与烈士陵园213（214）断路器同时给供电臂供电的工况，所以不存在双边联跳回路，但是由于彭家庄站直流单母线的分段存在以上供电的工况（直流I段设备退出时，由直流II段断路器及临站相关断路器共同给区间供电），因此需要考虑以上断路器相互之间的联跳回路。具体见图2。