广州地铁2号线1500V直流开关的控制保护

1、广州地铁2号线1500V直流开关的控制保护    摘  要：介绍广州地铁2号线1 500 V直流开关的结构特点，阐述了控制保护原理，举2例分析有关运营故障，并提出对应措施，以确保地铁接触网供电系统的正常稳定运行。关键词：1 500 V直流开关；控制保护；故障分析；广州地铁2号线0引言      广州地铁2号线接触网采用1500V直流双边供电系统。在牵引变电所（以下简称牵引所），通过干式整流器实现24脉波整流，将33kV交流电转变为1500 V的直流电，输送到母排后通过1500 V直流开关经直流电

2、缆输送到接触网上。广州地铁2号线采用江苏长江电器集团与瑞士SECHERON合资生产的1500 V直流开关，馈线开关采用了SIEMENS 公司的DPU96作测控保护单元，进线开关及回流柜采用S7控制器。11500V直流开关的结构特点      1500V直流开关主要由上部连接、下部连接、驱动装置、合闸机构、分闸机构、大电流脱扣保护装置、灭弧装置以及分合闸位置辅助触点组成。其中驱动装置和大电流脱扣保护装置是1500 V直流开关的核心部分。      驱动装置的作用是牵引棘轮拉动动触头使其与静触头闭合

3、，完成合闸。驱动装置由工程塑料支架、限位缓冲弹簧、分闸辅助弹簧、传动圆钢组成。整个驱动装置在合闸线圈铁心的推动下在受限范围水平面内沿导轨方向前后运动。合闸时铁心推动驱动装置往前运动，驱动装置牵引棘轮拉动动触头运动 ；驱动装置的运动使分闸辅助弹簧压缩 ；为避免铁心向前使动触头与静触头发生猛烈冲击而损坏，驱动装置运行到限制位置后，限位缓冲弹簧受压收缩产生与铁心运动相向的力，吸收驱动装置的动能使之迅速平稳地停在与静触头密贴的位置。      大电流脱扣保护装置是直流开关上利用电磁力原理实现直流保护的一种装置。有一个由硅钢片叠成的磁扼垂直套在动触头外侧

4、，只要开关回路中的电流达到整定值，磁扼中产生的磁场把衔铁吸合下来，衔铁带动连杆，连杆的运动顶起牵引触头的棘齿，原来在水平方向力的平衡被打破，棘轮向上顶起，轴脱扣后，动触头在分闸弹簧作用下迅速弹开（这时合闸铁心未动）。DPU96根据辅助触点的输入和主电路电流电压的测量值进行运算，输出控制使合闸线圈失电、铁心后退，驱动装置在分闸辅助弹簧作用下往回运动，DPU96发出大电流报警信息。大电流脱扣保护的整定值通过调整磁扼中的磁通路来实现。2 1500V直流开关的控制保护      广州地铁2号线1500 V直流开关采用西门子DPU96测控保护单元，实现对

5、开关的控制、保护、测量及通信功能。2.1 1500V直流开关的控制1）在开关本体上直接分闸      打开1500V开关柜门，转动小车面板前的操作手柄至分闸位，不需要经过DPU96判断条件可以直接分闸，也就是将机械转动直接作用在大电流脱扣装置上，使开关脱扣分闸。2） 当地位分合闸      在1500V开关柜面板上用分合闸按钮发触发信号给本开关DPU96，经DPU96运算判断后进行分合闸。3）远方位控制      牵引所内4台馈线直流1 500

6、V开关的DPU96、2台进线直流1 500 V开关及回流柜的S7各自通过通信模块，以PROFIBUS总线协议构成网络，经牵引所内RTU进行通信协议转换后，实现牵混所 （牵引所和降压所的统称，以下同） 中央信号屏、牵混所监控微机、 OCC控制中心对1 500 V直流开关的分合闸，并取得开关保护、电流电压量、操作记录等数据。2.2  1500V直流开关的保护1）大电流脱扣保护      直流进线、馈线开关设置大电流脱扣保护。大电流脱扣主要用于接触网近端短路保护，它在1 500 V直流开关上利用电磁原理实现保护分闸。进线开关整定值为12 0

7、00A，馈线开关整定值为9 000 A。2） Imax保护      直流馈线开关设置有Imax保护，即电流速断保护。在DPU96中可设定Imax的整定值，只要DPU96检测到开关主电路中电流大于此整定值则DPU96保护分闸。馈线开关整定值Imax=8 000 A。3） 过电流保护      直流馈线开关设置过电流保护 。当电流达到整定值3 000 A并持续30 s后DPU96保护分闸。4） di/dt保护      直流馈线开关设置有di/dt

8、保护，即电流变化率保护。开关合闸后，测量装置不断检测开关主电路中电流的变化率di/dt，当di/dt24 A/ms时发出报警，di/dt40 A/ms时触发DPU96产生中断。在30 ms内如果电流变化率仍高于40 A/ms则30 ms后DPU96保护分闸；如果30ms内电流变化率低于40 A/ms，则di/dt复零，中断退出。5） I保护      直流馈线开关设置I保护，即电流增量保护。在di/dt被触发后（di/dt40 A/ms）持续1 ms，I达到整定值4 000 A(馈线开关)，经过延时(1 ms)，I动作，DPU96保护分闸。di

9、/dt保护和I 保护是直流接触网末端短路的主保护。6）接触网热过负荷保护      直流馈线开关设置有接触网热过负荷保护。由于1500V的直流供电系统的电流较大，如果供电导体长时间通过大电流，可能会因供电导体的机械强度降低而导致故障发生。DPU96通过连续检测开关主电路中电流的大小和时间计算，判断结果后发出报警，如果电流持续增大则DPU96保护分闸并闭锁，经过设定的冷却时间后才可以重新合闸。7）反向电流保护      直流进线开关设置有反向电流保护。对于进线开关，在其S7 （控制器）中检测进线电

10、流的方向及大小，一旦进线电流出现反向(即流入整流器方向)且大于所设定飘移值，则DPU96保护分闸，同时DPU96控制输出，通过硬线触点联跳33kV整流变进线开关及另外一台1500V进线开关。因此当一台1500V直流进线开关发生反向电流保护时，整个牵引所会退出运行。从运营安全的角度出发，可以考虑在运营前甩开对另外一台1500V进线开关的联跳线路，减少故障影响范围。8）二极管逆流保护      广州地铁2号线1500V采用24脉波全波整流系统，在二极管整流器上装设有逆流保护。其原理为：在整流器的每一个整流桥臂上都装有1个穿心式电流互感器，如果整流桥

11、臂内的某个二极管反向击穿，则在这个二极管支路的熔断器开始熔断的弧前时间和燃弧时间内，将有故障电流流经这个桥臂，接在电流互感器二次侧的逆流保护单元就有信号输出，向整流机组33kV进线开关保护装置发出跳闸信号，33kV开关保护分闸，同时33kV保护控制输出向1500V进线开关DPU96发跳闸信号，DPU96再保护分闸1500V进线开关。9）框架保护      直流开关柜、整流器柜、回流柜设置有框架保护。框架保护分为电流型框架保护和电压型框架保护。其原理为:负极柜的S7 （控制器）检测框架与大地之间的电流和框架对负极的电压，达到整定值则S7输出控制，

12、通过硬线触点向本所所有1500V直流开关及邻所相邻 1500V直流开关发出联跳信号(脉冲宽度大于500ms)，每个直流开关的DPU96或S7收到信号后保护分闸同时闭锁自动重合闸程序。10）馈线开关联跳邻所功能及自动重合闸程序      当馈线开关DPU96检测判断发生大电流脱扣分闸、Imax保护、过电流保护、di/dt保护、I保护或接触网热过负荷保护时，DPU96通过硬线触点向邻所馈线1500V直流开关发联跳信号 (设计整定脉冲宽度少于500 ms)，联跳邻所馈线1500 V直流开关；邻所馈线开关DPU96检测到联跳信号后进行判断，满足条件（联

13、跳脉冲宽度少于500 ms）则跳闸并进入重合闸程序，如果脉冲宽度大于500 ms（框架保护动作）则跳闸后退出重合闸程序；供电分区两端的馈线开关跳闸后，如果DPU96各自进入重合闸程序，则分别在85s内测试3次合闸条件，满足合闸条件则合闸，3次测试都不符合要求则DPU96退出重合闸程序。3 1500V直流开关的运营故障分析3.1故障案例一） 故障情况      2005年6月9日，越秀公园站214开关跳闸，DPU96显示大电流脱扣保护动作，并联跳与之形成双边供电的三元里站212开关。越秀公园214开关重合不成功，三元里站的212开关自动重合成功。

14、其供电示意图如图所示。）原因分析      由于三元里站212重合成功，表明故障点不在接触网上。抢修人员在地铁车辆上登乘时没有发现接触网有瞬时故障点，而214开关大电流脱扣保护动作，表明故障点在牵引变电所近端。检查越秀公园站接触网电缆和隔离开关没有发现异常。将越秀公园214开关直流小车拉到试验位，切除与三元里站联跳电路，试合214开关发现开关合闸声音异常，同时DPU96 再次报大电流脱扣保护动作，214开关再次分闸，因此初步判断故障点在开关本身内。检查214开关合闸线圈电阻为8(标准7.8，20)，属正常范围内。将214开关解体后，发现其驱动装

15、置拉动棘轮的轴脱出，导致214开关大电流脱扣分闸，而此轴脱出的原因是其固定工程塑料断裂。从我国目前的现状来看，行政对自治的介入明显过多，甚至许多应当由行业协会通过行业自治规范来自我调整的事项，政府也越俎代庖地直接进行制定，或者要求协会提交草案由政府审核后发布。立法对于行业自治规范的规制也不是很完善。这也是造成部分行业自治规范违背国家法律，侵犯社会公益、成员以及其他公民权益的原因之一。至于行业自治规范的司法监督在我国则明显不足。就目前的诉讼实践来看，有关行业协会的案件，特别是有关行业自治规范的案件还不多。因此，我国应当在克制行政监督、完善立法监督的同时，加强对司法监督机制的建设。一方面，应当赋予

16、当事人对协会行业自治规范提起诉讼的权利;另一方面，也应当建立司法审查必须遵循的原则，如穷尽内部救济原则、重要性原则、程序性而非实体性审查原则、合法性而非合理性审查原则、谦抑的而非能动的审查原则等。n|五、结语西方国家中社会自治所发挥的作用历来为世人瞩目，这既得益于其深厚的传统自主精神，也依赖于现代的制度建构。在西方成熟的自治实践的映衬下，我国自治制度建设和研究的道路还很漫长。“大一统”的全能政府体制曾在我国延绵数千年，虽然清末西学东渐的影响让社会自治的萌芽初露头角，但近代中国始终未能实现制度的根本变革。直到今天，在推行法治现代化的过程中，人们才将目光重新投向社会自治这一片尚未真正开垦过的“荒地

17、”。建构法治基础上的自治制度要注意两个方面的问题:(1)建立理性的法治观念，防止“法治万能主义”倾向。从世界范围来看，“数百年来的总体发展趋势是背离非法律强制机制，背离法律与社会规范相互合作的格局，走向纯粹法律的治理。该趋势已经远离了非法律制裁的结合，并趋向压制非法律制裁。”n当前，在我国大力强调法治重要性的同时，也产生了一种“法治万能主义”，并导致对法治的盲目崇拜。n“当法治大潮意欲洗礼一切时，社会自治却被逼进狭小的胡同之中。”ou我们应当认识到，现代社会秩序的建构仅仅依靠国家法治、依赖国家强制力是不够的，我国的法治化应当给社会自治留有必要的空间，也应为社会自治的茁壮成长提供制度保障。国家应

18、当“运用法律把现有的各种非法律强制手段引导到理想的方向上，而不是用作为强制手段的纯粹的法律手段取而代之”。ov(2)建立理性的自治制度，防止新的“自治主义神话”的产生。过分地强调自治也有其负面作用，容易引起限制竞争、利己主义等弊端，对国家法制带来挑战甚至削弱法治的精神。所以国家有必要对自治组织的“自治”进行必要而又谨慎的干预，以平衡行业协会的自身利益与社会利益的冲突，并最大限度地缩小行业自治规范产生的负面影响。 注释:参见中国足球协会章程第87条之规定参见中国旅游饭店行业规范第29条之规定参见李胜利:行业自律价浅论邹永贤等:现代西方国家学说，福建人民出版社1993年版，第322页。美

19、博登海默:法理学:法律哲学与法律方法，邓正来译，中国政法大学出版社1999年版，第421-423页。munx参见于安编著:德国行政法，清华大学出版社1999年版，第77页，第83-84页，第92页。2003年9月15日中国工业经济联合会发布了关于规范和完善行规行约推进行业自律的参考意见(该意见仅供行业协会研究、参考和借鉴之用)。该参考意见规定，行规行约的内容包含行业经营行为和行业道德行为两个方面:行业经营行为主要是公平竞争，诚实守信，遵守市场规则和市场秩序，反对不正当竞争;严格质量标准，杜绝假冒伪劣;承诺价格自律，不以变相倾销或变相垄断等不正当行为损害同行企业和用户利益;严格生产工艺技术、质量

20、标准和规范;信守对用户、消费者承诺，杜绝行贿受贿和欺诈行为，遵纪守法等。行业道德行为主要是文明生产，优质服务，对人民、对社会负责;以诚为本，信誉为基，遵纪守法，以德治业，倡导先进的企业文化;提倡会员之间团结、互助、协调、自律，发挥行业整体优势，反对损人利己、互相拆台;提倡善于学习，勇于创新，不断提高全员素质，提高企业管理水平等。刘宇:浅析行规行约的法律效力，经济师2004年第5期。参见龚隽:高等院校规章的法律效力分析兼谈大学章程的价值，政治与法律2004年第6期。lv参见董玉明、孙磊:试论我国行业管理法的地位与体系，法商研究2004年第1期。lwny魏文享:近代行规法律效力的演变以1930年行

21、规讨论案及/重整行规运动0为中心lxlymzm|德卡尔#拉伦茨:德国民法通论，王晓晔等译，法律出版社2003年版，第11页，第19-20页，第230-231页，第201页。lznov美埃里克#A#波斯纳:法律与社会规范，沈明译，中国政法大学出版社2004年版，第13-14页，第329页，第329页。l参见张静:法团主义，中国社会科学出版社1998年版，第122-123页。l|该行规行约由浙江省杭州市饮食旅店业同业公会于2002年制定l参见郭道晖:多元社会中法的本质与功能第二次亚洲法哲学大会述评，中外法学1999年第3期。l姜明安:公法学研究的几个问题，法商研究2005年第3期。mv参见罗璇、曹斌:面临尴尬:长春亚泰状告足协，中国律师2003年第3期。mw吴长淑等36位全国人大代表正式向全国人大提交了关于要求最高人民法