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深圳地铁二期工程直流牵引供电系统框架电流保护的优化设计

摘要：介绍了深圳地铁二期工程直流牵引供电系统框架电流保护的优化设计
方案。通过对一个牵引变电所设置三套独立的框架电流保护装置，可以有效缩小
直流框架电流保护动作时的影响范围，提高直流牵引供电系统运行的可靠性和灵
活性。

关键词：地铁;直流牵引供电;框架电流保护;优化设计

Abstract:thearticleintroducesthesecondphaseoftheprojectofshenzhen
subwaydctractionpowersupplysystemframeworkcurrentprotectionofthe
optimizeddesignscheme.Throughtoatractionsubstationsetthreeseparatesetsof
frameworkcurrentprotectiondevice,canbeeffectiveinnarrowdccurrentprotection
oftheactionoftheframeworkinfluencescope,improvingdctractionpowersupply
systemofoperationreliabilityandflexibility.

Keywords:subway;Dctractionpowersupply;Framecurrentprotection;
Optimizationdesign

地铁直流牵引供电系统的稳定运行是地铁运营的安全保障。在确定直流牵引
供电系统保护方案时，应综合分析保护系统的选择性、可靠性和灵活性。应考虑
当直流供电系统发生故障时，保护装置能迅速切除故障点。本文以深圳地铁5
号线供电工程为例，在直流牵引供电系统的保护设置中，提出了在整流器柜和直
流开关柜分别设置框架电流保护的创新方案。该方案可大大缩小整流器柜故障框
架电流保护动作的影响范围，提高了直流供电系统的可靠性。

1框架电流保护的作用

深圳地铁供电系统采用交流110/35kV两级电压、集中供电方式，直流系统
采用1500V架空接触网供电;牵引变电所两套整流机组挂接于同一段35kV母线
上，直流开关柜进线开关和馈线开关均采用直流快速断路器。直流牵引供电系统
接线方案见图1。

图1深圳地铁直流牵引供电系统接线图

牵引变电所内的直流供电设备采用绝缘安装，主要包括1500V直流开关柜、
整流器柜、负极柜等。当直流设备内的1500V正极对设备外壳发生泄漏时，如
不及时切除，容易将故障扩大为1500V正极通过设备外壳对负极间的短路事故。
而直流系统的短路电流非常大，正、负极短路时的短路电流可达上万安培，对直
流设备将造成严重危害。框架电流保护是专门针对直流供电设备对正极与柜体发
生故障时的保护措施。其保护原理是当正极对柜体外壳发生绝缘损坏时，能及时
切除故障，保证系统的安全运行。

深圳地铁一期工程变电所直流框架电流保护动作后，将使本牵引变电所直流
断路器及相邻牵引变电所向相同供电区段供电的馈线断路器跳闸，并闭锁合闸。
此时，为了恢复地铁列车的供电，应及时退出本牵引变电所直流设备，复归框架
电流保护动作信号，通过接触网越区隔离开关合闸，实现相邻牵引变电所对故障
变电所供电区域接触网的供电。因此，框架电流保护动作会造成大面积的牵引网
停电，且隔离故障恢复送电时间长，对地铁运营影响大。

2框架电流泄漏保护的一般设置方案

2.1设置原理

框架电流泄漏保护装置由电流测量元件和保护单元组成。电流元件可检测直
流设备由外壳至接地网的故障泄漏电流。通过判断检测到的故障电流达到整定值
时，启动保护跳闸切除故障。一般来说，牵引变电所的直流开关柜成排布置，负
极柜与整流器柜组合另行成排布置，分别绝缘安装，并采用连接电缆将两组直流
设备的外壳保护接地连接成一个整体，通过负极柜的电流元件与牵引变电所接地
网单点相连。接线方式如图2所示。

图2深圳地铁一期工程框架保护接线方式

2.2保护动作方式

直流系统在正常运行时，电流检测回路没有电流通过。当牵引变电所任意直

流设备内正极对外壳短路时，接地电流通过电流元件流入接地网，再通过钢轨与
地之间的绝缘泄漏电阻（或排流柜）回到钢轨（负极）。当接地电流达到整定值
时，框架电流保护的电流元件动作，使整流机组的交流35kV进线断路器及本牵
引变电所的所有直流断路器跳闸，并联跳相邻牵引变电所向相同区段供电的直流
馈线断路器。故障排除以后，必须人工复归框架电流保护，所有交流和直流断路
器才能重新投入，恢复系统供电。

2.3故障影响范围

当牵引变电所任意直流设备内正极对外壳短路时，框架电流