（南京国电南自轨道交通工程有限公司江苏省南京市210000）
摘要：随着现代城市轨道交通网线范围的扩大，地铁逐渐成为人们出行的必要交通工具，为满足人们对地铁线路的需求量，城市地铁部门近年来不断增加地铁列车的数量及运行频率，在这种地铁车辆高负压的情况下，地铁车辆高压供电电路过流导致的故障时常发生，不仅影响到地铁部门主系统的正常运行，还阻碍了城市人们的正常出行，滞阻城市经济的高速发展。基于此，本文对地铁车辆高压供电电路过流故障诊断及改进措施进行探讨分析。
关键词：地铁车辆；高压供电电路；过流；故障诊断；改进措施
1高压供电电路过流保护功能及故障诊断原理
如图1所示，地铁车辆牵引高压供电电路设备可分为牵引变电所输出供电设备（主要为直流馈线断路器、接触网）以及车辆内部高压设备（主要为受电弓、闸刀开关、高速断路器、熔断器等）。在牵引变电所输出供电设备中，变电所馈线断路器为本供电区间接触网和所有车辆高压系统设备提供短路过流保护。在车辆内部高压设备中，具备短路过流保护功能的部件为高速断路器、熔断器。高速断路器为牵引系统部件提供短路过流保护；熔断器为辅助系统部件提供短路过流保护。
图1地铁车辆高压供电电路图
1.1牵引变电所直流馈线断路器
在牵引变电所输出供电设备中，主要是依靠变电所馈线断路器设备，为各个供电区间接触和所有车辆高压系统设备提供短路过流保护。按照地铁主线路的设计，牵引变电所直流断路器过流保护分为三种：过电流保护、电流上升率保护和本体大电流脱扣保护，在地铁车辆高压供电电路过流故障发生的同时，牵引变电所直流馈线断路器电流上升保护被触发，进行对地铁故障车辆的诊断动作。ROR-ins瞬间保护和ROR-del延时保护共同组成直流馈线断路器电流上升率保护的设置，ROR-ins瞬时保护适用于中近端短路故障，而ROR-del延时保护适用于中远端短路故障，应对不同位置和不同类型的地铁列车故障进行处理。
1.2地铁车辆高压供电电路过流
（1）地铁车辆高速断路器
以某地铁1、2、5号线为例，地铁车辆采用UＲ6－32S型与UＲ6－32TD型断路器，其脱扣电流整定值分别为1200A和1800A。当高速断路器保护的牵引系统部件发生过流故障，电流上升超过脱扣整定值时，高速断路器输出跳闸。高速断路器总分断时间与初始电流上升率有关，电流上升率越大，分断时间越短。车辆内部牵引高压电路过流故障诊断是通过对高速断路器状态监控实现的。当地铁车辆正常运行时，高速断路器闭合，辅助触点闭合，列车故障诊断系统I/O模块输入为1，取反后，高速断路器故障诊断输出为0，高速断路器闭合正常；当车辆牵引电路发生短路过流故障，触发高速断路器本体大电流脱扣后，高速断路器辅助触点闭合，列车故障诊断系统I/O模块输入为1，并延时2s后列车控制单记录“高速断路器状态监控”故障信息，列车人机界面报“高速断路器严重故障”以告知司机。
（2）熔断器保护特性及故障诊断分析
辅助系统高压供电电路采用熔断器进行过流保护，如某地铁1号线车辆辅助环路馈线熔断器设定值为250A，包含蓄电池充电机的辅助逆变器电路熔断器设定值为160A，辅助逆变器电路熔断器设定值为100A。故障诊断过程：地铁车辆高压供电电路过流故障且电流达到短路保护设定值，熔断器便自动开启熔断动作，保护地铁主线路系统的正常运行。应注意的是，虽然熔断器能够及时进行熔断动作，保护地铁车辆高压供电电路系统，但一旦熔断器过流保护被触发就无法恢复，再加上熔断器中并未设置监控电路，则列车故障诊断系统无法及时识别该类故障。
1.3直流馈线断路器和地铁车载高速断路器过流保护两者匹配性问题
当车辆高速断路器保护范围内设备发生直接短路故障后，短路电流急速上升并超过其设定的阈值，车辆高速断路器即触发本体大电流脱扣。根据短路电流最小变化率0．3×106A/s分析，机械相应时间为5～6ms，总分断时间为25～40ms；同时对应供电线路变电所继电保护系统激活di/dt监控机制，在车辆高速断路器完全分断前的25ms内，其ΔI的增长通常已经超过牵引变电所所设定的阈值，继电保护系统已输出直流馈线断路器跳闸保护指令，车辆高速断路器与变电所馈线保护断路器均跳闸断开。对地铁车辆牵引系统短路故障工况，目前技术条件下要在工程应用上完全实现车辆高速断路器先完成跳闸隔离而变电所断路器不触发极其困难。
2地铁车辆高压供电电路过流故障诊断改进
针对地铁车辆高压供电电路过流故障诊断分析的原理，在对故障改进时，可以从地铁车辆电路设计和故障诊断逻辑两方面进行改进。
图2电流检测系统电气图
2.1地铁车辆电路及设备组成改进
（1）电流检测系统电气（如图2）：HD1、HD2、HD3、HD4共同组成电流检测装置中间设备，与高压箱、受电弓、控制单元和避雷器相连接，受电弓与接触网和变电所直流馈线断路器相连去往牵引变电所。电流检测装置安装于独立的设备中，确保系统运作的独立性，而具体位置地铁车底架下的受电弓位置，再通过受电弓连接电缆进入高压箱的前段。（2）电流检测系统内部原理为：HD1、HD2、HD3、HD4两两相互连接，再总体连接LH，LH互连接NH和X171，形成回形结构设计。
2.2地铁过流故障诊断逻辑改进
电流监测装置检测的电流值达到设定I＞3000A或者di/dt＞10A/ms时，将向网络控制系统发送故障诊断触发指令，并进行故障数据的记录存储，并由地铁主线路进行信息反馈。
3结语
地铁车辆高压供电电路过流故障诊断是为车辆高压系统部件运行情况的实时监控，快速有效的锁定地铁故障车辆，然而，地铁车辆高压供电电路过流故障诊断在实际应用中存在着一定的缺陷。通过上述技术方案的改进，提升了地铁车辆高压供电电路过流故障诊断系统的水平，为地铁应对接触网跳闸故障的快速应急处置和故障处理提供可靠和先进的技术保障，促进地铁行业的快速发展。
参考文献：
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