1、地 铁 牵 引 供 电 系 统短 路 试 验 调 试 工 法中铁八局集团电务工程有限公司二 O 一二年八月目录1、前言 .12、工法特点 .13、适用范围 .14、工艺原理 .15、调试工艺流程及操作要点 .25.1 调试工艺流程 25.2 操作要 点 35.2.1 短接点 选择 35.2.2 接触网短路 线缆 连接 45.2.3 牵引变电所测试仪器 安装 55.2.4 短路试验操作 步骤 及方法 76、材料与设备 117、质量控制 148、安全措施 159、环保措施 1710、效益分析 .1711、应用 实例 .18地铁牵引供电系统短路试验调试工法第 1 页地铁牵引供电系统短路试验调试工法中
2、铁八局集团电务工程有限公司1 前言地铁牵引供电系统短路试验是检验牵引供电系统电气设备稳定性、继电保护整定值准确性和保护装置动作可靠性的一项关键性试验。中铁八局集团电务工程有限公司在成都地铁 1 号线一期工程和成都地铁 2 号线一期工程短路试验中通过短接点和测试点选择、加装智能控制箱等技术创新，不断改进、优化试验方法，形成本工法。2 工法特点2.1 合理选取短接点和测试点，提高数据测量准确性、降低短路试验次数、减少短路试验时间、节约试验成本。2.2 加装智能控制箱，远端操作短路设备，保证操作人员安全；防止设备不能正常保护动作情况下紧急切断电源，降低设备故障时被损坏的几率。3 适用范围本工法主要适
3、用于地铁牵引供电系统钢性接触网分别对应钢轨和架空地线短接接地方式的短路试验调试。4 工艺原理4.1 考虑操作人员及设备安全性，加装智能控制箱分别对 35kV GIS整流变压器馈线断路器、短路点接入回路 1500V 直流开关柜馈线柜断路器在远端进行控制，智能控制箱设置在远离直流开关柜室的控制室。4.2 在分流器处外接四线滤波器，对短路试验过程中的波形数据进地铁牵引供电系统短路试验调试工法第 2 页行采集、分析，计算及判断短路时设备所承受的短路电流峰值大小。4.3 短路试验接线原理图（见图 4.3）L+4.4 加装智能控制单元，防止设备不能正常保护动作情况下紧急切断电源，降低了设备故障时被损坏的几
4、率。5 调试工艺流程及操作要点5.1 调试工艺流程调试工艺流程见图 5.1临时控制箱（含时间继电器和控制单元）直流 1500kV 母线直流馈线断路器分流器架空地线或钢轨接触网短路接地线图 4.3 短路试验接线原理图四线滤波器上网隔离开关35kV GIS 2#整流变压器开关柜断路器35kV GIS 1#整流变压器开关柜断路器地铁牵引供电系统短路试验调试工法第 3 页图 5.1 调试工艺流程图5.2 操作要点5.2.1 接触网短接点选择接触网短接点的选择应根据理论产生最大短路电流及最小短路电流的地点进行选取，以图 5.2.1 为列进行分析：图 5.2.1 区间长度里程图1）最大短路电流：选取测试点
5、牵引所上网隔离开关外侧容易发生短路故障的地点进行短接，该点短路电流理论为最大，可以检验大电流脱扣保护是否正确动作。2）最小短路电流：考虑到牵引所存在越区供电方式，所以选取最长相邻的两个供电区间的远端容易发生短路故障的地点进行短接，该点A 站 B 站F 站D 站E 站C 站G 站 H 站3607m 3334m 3524m2995m2173m 4164m 3589m施工准备接触网短路连接控制、测试设备连接短路合闸 记录及分析数据 拆除短路试验接线、清理现场地铁牵引供电系统短路试验调试工法第 4 页作为理论上的最小短路电流，可以检验过电流速断保护或者 DDL 保护是否正确动作。综上所述：为了更好的体
6、现短路试验的数据准确性，选择 H 站至 F站区间是最优方案，接触网短接点和测试点的分布情况如下：1) 接触网短接点（越区）：H 站F 站区间（下、上行线）靠近 F站车站侧，测试点选择在 H 站。2) 接触网短接点（远端）：G 站F 站区间（下、上行线）靠近 F站车站侧，测试点选择在 G 站。3) 接触网短接点（近端）：G 站H 站区间（下、上行线）靠近 G站车站侧，测试点选择在 G 站。通过以上短接点和测试点的选择，实现了所有短路试验程序全部集中在了两个相邻的供电区间，减小了停电范围、人员及设备转移时间，保证了在一个停电点（4 小时）内完成所有短路试验调试作业。5.2.2 接触网短路线缆连接1
7、）接触网与钢轨短接短接接地线采用 150mm2软铜芯电缆连接线 2 根，每根不短于6m（接触线导高 4040mm） 。连接示意图见图 5.2.2-1 所示：地铁牵引供电系统短路试验调试工法第 5 页图 5.2.2-1 接触网与钢轨短接示意图2）接触网与架空地线短接接地线采用 TRJ-120mm2软铜线连接线 2 根，每根不短于 4m。连接示意图见图 5.2.2-2：图 5.2.2-2 接触网与架空线短接示意图5.2.3 牵引变电所测试仪器安装汇流排电连接线夹 铜铝过渡线夹 TRJ-120mm2（2 根）并勾线夹架空地线150mm2 软电缆（2 根）钢轨接地线夹汇流排汇流排电连接线夹铜铝过渡线夹
8、地铁牵引供电系统短路试验调试工法第 6 页见图 5.2.3-1 所示：短路试验分合闸操作加装智能控制箱，智能控制箱设置在远离直流开关柜室的控制室。 图 5.2.3-1 短路试验牵引所接线平面布置图由智能控制箱分别引入直流开关柜短路回路馈线断路器分/合闸控制回路，以及 35kVGIS 整流变压器馈线断路器分闸的控制回路:智能控制箱图见图 5.2.3-2 所示：图 5.2.3-2 智能控制箱图控制室地铁牵引供电系统短路试验调试工法第 7 页5.2.4 短路试验操作步骤及方法1 短路试验前准备 1）按照地铁运营公司停电作业程序办理好作业票和配合协议。2）检查确认试验区段及变电所系统的完整性和可靠性。
9、3）短路试验区间的接触网处于停电状态；电动隔离开关在断开位置。4）核对短路试验区段的保护定值及动作时间配合的正确性。5）检查相关电动隔离开关触头闭合情况，必要时使用仪器测量触头接触电阻。2 短路试验操作步骤及方法下面以接触网和钢轨短接对应越区供电短路方式进行操作分析：1）见图 5.2.4-1 所示：短接点选择在 H 站至 F 站区间下行线 F 站附近的 2131 隔离开关馈线侧。分 H 站 213、2131、2113 开关、分 G 站213、2131、211、2111 开关、分 F 站 213、2131 开、2113 开关。图 5.2.4-1 越区供电短路试验图（连接钢轨）测试点211钢轨21
10、11下行线2131 2111 2131 2111 21312113 2113 2113G 站 F 站H 站213 211 213 211 213接触网3015地铁牵引供电系统短路试验调试工法第 8 页2）在 H 站至 F 站区间下行线验电，确保在 H 站至 F 站区间下行线应无电。3）在 F 站 2131 隔离开关外侧容易发生短路的位置将接触网与钢轨短接好，短接线连接应牢固可靠。4）将 G 站的联络开关 2113 合上，接触网正线联络开关 3015 合上，并确认合闸可靠。5）合 H 站隔离开关 2111，合上断路器 211，211 断路器采取智能控制箱进行合闸，其原理见图 5.2.4-2 所示
11、：按下合闸按钮 SB1，1500V 直流开关柜断路器合闸，短路回路接通，同时时间继电器 ST 受电，此时正常情况下应该启动保护跳闸。若此时因保护装置故障等原因不能保护跳闸，时间继电器在 1 秒时将直接启动跳闸回路，将 1500V 直流开关柜和 35kVGIS 整流变压器馈线柜断路器断开。若时间继电器单元也不能正常动作的前提下，人工按下 SB2 紧急分SB1 1ZJ1ZJ：中间继电器2ZJ：中间继电器ST：时间继电器SB1：合闸按钮SB2：紧急分闸按钮1 3接 1500V 直流开关柜合闸回路接 1500V 直流开关柜和 35kV GIS 整流变馈线柜分闸回路+kM图 5.2.4-2 智能控制箱原
12、理图-kM1ZJ2ZJ2ZJSTSB2ST2 41 33 53 52 62 61ZJ2ZJST5 8地铁牵引供电系统短路试验调试工法第 9 页闸按钮，直接启动跳闸回路，将 1500V 直流开关柜和 35kVGIS 整流变压器馈线柜断路器断开。6）短路试验数据分析和保护动作情况短接点据测试点距离：7753m。后台采集波形见图 5.2.4-3 越区供电短路试验波形图所示, 短路电流峰值为 7648A，保护动作数据具体见表 5.2.4-1 所示：图 5.2.4-3 越区供电短路试验电流波形图表 5.2.4-1 越区供电短路试验保护动作表1、短路试验电流增长率（di/dt）短路电流计算值（峰值）实际短
13、路开断电流值（峰值） 短路初始 保护出口电流增量动作值(I)kA 7.648kA 177A/ms 81A/ms 3.576kA2、短路时保护动作类型及相关数据保护动作类型 动作电流 动作时间 大电流脱扣 电流速断 UMZ di/dt 3.576KA 30ms地铁牵引供电系统短路试验调试工法第 10 页3 其它短路试验连接方式212架空地线图 5.2.4-4 越区供电远端短路试验图（连接架空地线）2121上行线2141 2121 2141 2121 21412124 2124 2124G 站 F 站H 站214 212 214 212 214接触网30143018211G 站211213F 站H
14、 站213 211 213213121312111211321112111213121132113钢轨下行线接触网图 5.2.4-5 远端短路试验接线图（连接钢轨）3015212G 站212214F 站H 站214 212 214214121412121212421212121214121242124架空地线上行线接触网图 5.2.4-6 远端短路试验接线图（连接架空地线）30143018地铁牵引供电系统短路试验调试工法第 11 页4 远端和近端短路试验数据分析和保护动作情况1）接触网短接点（远端）：G 站F 站区间（下、上行线）靠近 F站车站侧，距离 3589m，短路波形见图 5.2.4-9
15、 远端供电短路试验波形图所示，短路电流峰值为 7809A，保护动作数据具体见表 5.2.4-2 所示：图 5.2.4-7 近端短路试验接线图（连接钢轨）211G 站211213F 站H 站213 211 213213121312111211321112111213121132113钢轨下行线接触网3015图 5.2.4-8 近端短路试验接线图（连接架空地线）212212214 214 212 214214121412121212421212121214121242124架空地线上行线接触网30143018H 站 G 站 F 站地铁牵引供电系统短路试验调试工法第 12 页图 5.2.4-9 远端
16、供电短路试验波形图表 5.2.4-2 远端供电短路试验定值及保护动作表1、短路试验电流增长率（di/dt）短路电流计算值（峰值）实际短路开断电流值（峰值） 短路初始 保护出口电流增量动作值(I)kA 7.809kA 192A/ms 90A/ms 3.903kA2、短路时保护动作类型及相关数据保护动作类型 动作电流 动作时间 大电流脱扣 电流速断 UMZ di/dt 3.903 kA 30ms地铁牵引供电系统短路试验调试工法第 13 页2）接触网短接点（近端）：G 站H 站区间（下、上行线）靠近 G站车站侧，距离 358m，短路波形见图 5.2.4-10 远端供电短路试验波形图所示，短路电流峰值
17、为 11760A，保护动作数据具体见表 5.2.4-3 所示：图 5.2.4-10 近端供电短路试验波形图表 5.2.4-3 近端供电短路试验保护动作表1、短路试验电流增长率（di/dt）短路电流计算值（峰值）实际短路开断电流值（峰值） 短路初始 保护出口电流增量动作值(I)kA 11.670kA 336A/ms 141A/ms 6.551kA2、短路时保护动作类型及相关数据保护动作类型 动作电流 动作时间 大电流脱扣 电流速断 10423A 0ms UMZ di/dt地铁牵引供电系统短路试验调试工法第 14 页6 材料与设备在本功法中，所使用的材料设备见表 6.1 和表 6.2表 6.1 材
18、料表序号 名 称 规格 单位 数量 备 注1 铜短接线 150mm2 组 2 1 组为 2*150mm2软电缆2 辅助线 120mm2 米 20 1 组为 2*120mm2电连接线3 铜接线端子 150mm2 个 24 并沟线夹 150mm2 个 25 控制电缆 kVV22-22.52.52.5米 200表 6.2 设备表序号 项 目 规格 单位 数量 备 注1 指挥车 金杯（11 座） 辆 2 人员运输转移2 轨道作业车 金鹰 210 辆 1 安装短接线时使用3 四线示波器 台 1 带录波功能且能打印输出，检测、显示短路电流上升率4 临时控制箱 自制 台 1 在远端对操作设备进行控制4安全防
19、护用品：安全帽、绝缘靴、绝缘手套等套 2根据防护安全需要，种类要齐全，并所有绝缘安全用具要经检验合格。5 照明灯 200W 个 3 现场照明6 灭火器 个 3 备用灭火器7 微机继电保护 P521 套 1 备用8 直流毫伏发生器 YHS101 套 19 800m 对讲机 TM-271A 台 6 供多方现场联络使用地铁牵引供电系统短路试验调试工法第 15 页序号 项 目 规格 单位 数量 备 注10 电工工具 套 2 紧固扳手11 高压验电器 台 2 检测直流 1500V7 质量控制根据电气装置安装工程电气设备交接试验标准(GB50150-2006)及设计要求，对应越区短路、远端短路、近端短路逐
20、步增大短路电流方式，逐级校验各保护装置保护功能:1）I 电流增量和 di/dt 电流变化率保护（DDL）短路试验前保护整定保护名称 设计整定值 设计整定时间ms 备 注E kA/s 40F kA/s 8I A 3500 30电流变化率（ DDL） Imin A 400 50该保护为接触网中、远端保护，在牵引变电所近端短路时，该保护无法动作，即不能作为大电流脱扣的后备。该保护根据牵引变电所中、远端短路时流过馈线断路器的瞬时短路电流，以及躲过机车启动电流、辅助设备投入冲击电流综合考虑而整定。2）电流保护（Imax+、Imax+）短路试验前保护整定：保护名称 设计整定值 设计整定时间ms 备 注Im
21、ax+ A 8000 1电流保护Imax+ A 3500 30000电流保护用作大电流脱扣保护及 DDL 保护的后备保护SEPCOS-NG 电流保护分为定时限过流保护（Imax+）和限时电流速地铁牵引供电系统短路试验调试工法第 16 页断保护（Imax+） 。限时电流速断保护（Imax+）作为直流短路近端保护的后备保护，按牵引变电所近端短路时流过馈线断路器的最小短路电流进行整定。定时限过流保护（Imax+）的电流门限时间应大于 DDL 保护的延时，并按躲过一台机车最大启动电流门限，两台机车启动到峰值的时间之和作为延时进行整定。3）大电流脱扣保护短路试验前保护整定：保护名称 设计整定值 设计整定
22、时间ms 备 注大电流脱扣 10000A 0由故障区间近端的直流断路器的大电流脱扣保护清除故障。用近端短路电流进行校验，保证馈线出口短路时大电流脱扣能可靠动作，区外故障电流进行校核，保证保护范围外短路时本断路器短路的大电流脱扣保护不会误动作。8 安全措施1）在试验前应与地铁运营公司进行联系，严格执行地铁运营公司的停送电施工规定和工作票制度。2）试验过程要严格控制，除试验人员外，其余人员必须远离试验区域。3）试验区段按带电设备处理，且试验区段内不允许有其他作业人员。4）短路点两侧 30m 做好防护，不允许有任何人进入此区域。5）为了防止将接触网烧毁或破坏，在短路点应使用 2 个线夹，用地铁牵引供
23、电系统短路试验调试工法第 17 页2*150mm2 软电缆与钢轨连接，该电缆与接触线连接应可靠。6）严格执行接地线的使用规定，连接时，先接钢轨侧线夹，后与辅助导线连接，拆除时，先与辅助导线脱离，后拆除与钢轨连接的线夹。7）轨电位清零。8）检查定值设定符合设计，全线回流装置已投运， 全线禁止接触网、轨道、机电等专业作业。9）为确保人身安全，试验时所有人员不得进入直流 1500V 开关柜室。10）试验变电所内、接触网现场短接点必须配备充分的灭火器具，人员已接受使用培训。9 环保措施9.1 本工法施工主要含人员、材料、设备运输、设备测试等。主要污染物为生活垃圾、车辆尾气、车辆运行的噪声、设备包装及其它废弃物。 9.2 试验作业时间一般都在晚上车辆调试结束后进行，应严格遵守中华人民共和国建筑施工场界噪声限值 （GB12523-90）的规定，降低噪音。9.3 作业过程中执行中华人民共和国环境保护法 、 四川省环境保护条例 。9.4 按照 ISO14001 体系标准，执行标准规定的各项运行程序。
