第"期AB12 *X9： 3 D Cl 500 V 奪考l b c
刘俊
(广州地铁集团有限公司，510038，广州//高级工程师）
摘要针对广州地铁3号线DC l500V牵引系统2次热
过负荷保护跳闸现象，结合热过负荷保护原理，对高列车密度、超大客流量、多列车同时起动情况下的热护定 值进行了深入分析和现场测试，提出了定值调整方案，取得 了较好的应用效果。
关键词广州地铁；DC l500V牵引系统；热过负荷保护；定值调整
中图分类号U223.8+2
D0I：l0.16037/j. 1007 -869x.2018.06.031
Set Value Optimization of Thermal Overload Protection in DC 1500 V Traction System Adopted on Guangzhou Metro Line 3
LIU Ju n
Abstract D in in g at the trip p in g events o f the tw ice th e rm al overload prote ction in DC 1 500V tra ctio n system on Guangzhou m etro Line 3，and com bined w ith the princip le o f overload p ro te c tio n，the set value o f therm al overload p ro te ction in diffe re nt co n d itio n s，like h ig h tr a in d e n s ity，excessive passenger flow s and the sim ultaneous starting o f m ultiple trains is deeply analyzedand te s te d o n th e spo
o n this basis ，an optim ization plan o f set value is pu t for- w a rd，w h ich is verified to have good perform ance.
Key words Guangzhou m e tro；DC 1 500V tra ctio n syste m；therm al overload p ro te c tio n；optim ization o f set value
Author’s address Guangzhou M etro Group Co.，L td.，510038，Guangzhou，China
广州地铁3号线DC 1 500 V牵引系统包括大 保护、速断保护、9,9保护、A/保护、过流保护、热过负荷
保护、联跳等多种保护，其中热过负荷保护是 通过大电、持续发 致故障所设置的保护。2011年2月育西路（及降 合 )、2013年8月广州 发生过1次过
负荷保护跳闸，2次跳 发生在广州地铁3号线早高峰期间。早高 行车密度高、客量超大，存在多 铁 起动的 。本文对热过负荷保护 能否适 高行车密度、超大客流量、多起动的 进行 分析 ，提出了解决方法，并对3 过负荷保护定值进行了 。
1热过负荷保护定值简介
DC1 500 V的大，
通过大 ，可能会 持续发热致故障。设置了 D C 1 500 V热过负荷保护。保护单元DPU96通过连续 关 路中
的大小 算 ，判断达到 发出 ；
持续增大则DPU 96保护跳闸并闭锁，经 过设定的冷却 以重新合闸。3 过负荷 全线一致，涉及多个参数(如表1)。
表1热过负荷保护定值参数
参 称参
导体电阻/( m(/m)0.013 63
常数/(K/(kW@) 2.93
常数A310
度/T35
跳 度/T80
度/T65
度/T25
2热过负荷保护计算公式推导
2.1导体热平衡通用公式
D C 1 500 V电缆等 产生的热量应满足热平衡公式，也满足能量 律。即产生的热量V的热量+」：
Q dt= cGd!+aS!d t(1)
• 113 •
Q诚市_圍_疆丨2018 年
式中：
A—％
<—％
G—量；
$—，即温升为1 °C时，每秒从
单 发的热量；
>—%
元旦适合去哪里旅游!
—温升。
由式（1) $
^ cGd!
令今=^"^= !，则:
!=马(1 -e-浩）H
a>
⑶
式中：
!q—时间t无穷大时的导体稳定温升；
!"—f为〇时的 起 度；
,—发 常数，是 单位温升所
需热量 单 的。
从式⑶可以看出：当t为无穷大时，！=!=$>，
升趋 ，当《为〇时，！=!"；导体发 升呈
特性升高，当A=〇(即为〇)，
冷却，其度按 规律下降。
2.2 护定值与热平衡公式
计算导体发热时，热平衡公式中几个数据至关
重要。其中，，保护定值已给出，为310 s;!q ="^，
其 是未知数，但A=@)(@为导体电流，）为导
阻），）保护 已给出，为0.013 63 r n li/m，/
通过测量 到，故A已知，而$>可通过保护
给出的 常数(2.93 K/(k W@)来进行
天台山风景区门票价格算。
常数的定义是在不考 的情
，1m的通过1k W@的温升，即：
常数=1/( x密度x温升 x
导体长度），则导体比热常数= <。由，=4可得，佛山
(2)
aS cG _________1_________
310 s x2.93 K/(k W s)
= 0.001 1k W/C。
3热平衡公式实际运用
从上述公式可推算热平衡公式各个关键数据，现结合现场实际进行验证。
3.1 车电流监测
在2013年8月12日08 $30—09 $20的交路短超高 量广州 214 关的电流，N E C R A2300A进行 ，纵坐标为 放大器输出至 的（为10 V，共20格，每格0. 5 V)，测量得到广州塔牵混所 214 关的 为 4 900 A。
3号线星期五执行列车时刻表（Z3149)，其中天 河客运站一番禺广场站交路短时超高峰设 2。
表2天河客运站_番禺广场交路短时超高峰设置运行方向时间段间隔列数天河客运站—番禺
08:10—9:17 2 min 22 s33广场站（上行）17:37—18:49 2 min 34 s33
番禺广场站—天河
7:23—08:30 2 min 22 s33客运站（下行）16:54—18:04 2 min 34 s33
在天河客运站—番禺广场站上行方向的交路 短时超高 （8:10—9:17)，大一广州塔行3B4 —直有3 在 ，考虑到客 大 的原因，甚至会出现4列在1的 。2013年8月9日8:54广州 214 关过负荷跳闸，正好在交
路短时超高 （8:10—9:17)，且在周一至 的这 大一广州客流量一直很大，3 或4列重 经常 出现在该区运行。经过测量，3 高期单台馈关电 达到4 500 A的为常见，持续时达30 s以上。
3.2计算
从上述分析已知，缆 为0的，保护单元D P U96算升才会下降趋度。
高峰期 保持高 ，为跳闸前温
升已存在，设定！=29C，！ = ^= @|=
S S
4.20X00010113 63 =250.915 C。则由式（3)，！=!(1 -e-士）+! 一-士 =250. 915 x (1 - C25) +29 x C25 = 46.2 C。度设 35 C，则计算电缆温度约为81.2 C，温度达到保护跳 80 C，从起跳闸。，进行了 D P U96名
下的跳 （9!=0C)。沙
3。
• 114 •
第6期
表3
DPU 96在不同电流情况下的跳闸时间测试
开关编号
施加电流/ A
跳
华伦天奴
类型
备
2 624
4 min 20 s 接触网热过负荷按原保护整 进行测量3 156 2 min
5 s 接触网热过负荷按原保护整 进行测量3 6561 min 30 s 接触网 过负荷按 保护整 进行 量4 04050 s 接触网 过负荷按 保护整 进行 量5 00030 s 接触网 过负荷按 保护整 进行 量
6 800
15 s 接触网 过负荷按 保护整
进行 量
体育西 所 214 关
6 88225 s 过电流保护将温度 从原来的80 T 调
到150 T ，其 不变7 12420 s
接触网 过负荷
将温度 从原来的80 T 调 到150 T ，其 不变5 000 2 mL30 SX 65 T 告警，
5 min 20 s 保护 跳接触网 过负荷
将 常数从2. 93改为0.0， 其他按 设定3 83411 min 发 65 T 告警，20 min 温度达到68 T 接触网 过负荷将 常数从2. 93改为0.0， 其他按 设定4 20038 s 接触网热过负荷按原保护整 进行测量4 500
25 s UMZ 保护按 保护整
进行 量
广州212
关
4 200 6 min 接触网 过负荷将 常数从2. 93改为0.0， 其 按 设4 500
25 s
UMZ 保护
将 常数从2. 93改为0.0， 其 按 设
$过负荷
恢复
均在3 mL 45 s 到4 m in e
%UMZ 为
管
计算与实测数据完全吻合，热平衡公式可运用
到DPU 96 过负荷保护 算中。4
定值分析
(1) 电阻率。按照铜介质的电阻率整定，取〇. 013 63 mfi/m 。(2)
常数。 常 =1/(导体
w 密度W X 」 度），其义为：在不考 的
，1 m 的 在通过1 kW @
的温升。可以出，在设备 相同的
，
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下，响 常数的 取 ，截面
越大 常数越小。按设备热过负荷保护 ，监视设备温度时，必须要保护最易受温度影响的部 ，给
的直流馈出回路
要为电
缆、接触 关。但在 关的主要设计参数（持续 、 、 、关触
在最高 度下的温升等）中，已明确了 相关的 要求能满足设备运行的需求。所以，在最易受温度影响的直 缆和接触线中进行比选。接触线的 为150 m m 2，汇 （铝合金）折合成 量 1 200 m m 2，缆为8X 150 m m 2、4 X 400 m m 2的缆。所以，按 提供的公式，取 1 200 m m 2截面积来计算$纯铜的密度为8 960 kp m 3，纯铜的比热容为386 J /(kg • K )，则导体比热常
数=1/(导体截面X 纯铜密度X 纯铜比热容X 导体 度）=0.24 IK (kW s)。 目前的整 2.93
IK(kWs )差别大。且从上述分析可知，导
常数越小，相 算出的温升越低。而利用2.93 IK(kW s )可反推得到接触
为100m m 2，显然与现场实际相差较大。(3)
常
,
常，设 并未给出
计算方法，而,
本 路以及周围介质的热阻 。特别是周围介质的热阻 V
复杂，对空气的
阻、风速均有涉及，一
进行 出 拟合 。
(4) 度。从现场测量来看，隧道 境度为 度最高点，约30 T 。目前环境温度 为35T ，相 5T 。(5) 跳 度。电缆与接触线最高工 度均为90 T ，汇流排最高工 度为100 T ，目前跳闸度 为80 T ，相差10 T 。
(6) 。即磁滞温度，因定值不影响跳闸
不做 。
5
定值调整优化
5.1定值调整优化后测试利 D C 1 500 V 开关柜进行测试，发现
(下转第118页）
• 115 •
〇诚市_圍画闢瞾2018年
制 不。对EBCU板块进行检查发现，控 制制 解的 在烧损的痕迹。判断导致制动不缓解的直接 为EBCU板卡发生障。 3.2气动执行部件故障案例
文献[3]，广州地铁2 出现正线制动不缓解故障。发 障后，确认EBCU及 等能均正常。检查中 ，确 障 为中继的总 座橡胶剥 致密封不严，从而产生制不缓解故障。解方案为更障中 。
文献[4]，西安地铁2 发单车制动
不缓解故障。对常 进行拆解分析发现，电
铁 已剥落，导致其 ，从使 打开。解方案为对铁心理进行 设计。
3.3故障排查及建议
(1)障查。通过对制动不缓解故障的逻辑及原理等的 ，及对现场 障的分析，如出现 制动不缓解故障，查制
，还对现场的设备按EBCU、缓解 及紧
急 、中的顺序依次进行检查。
(2) 建。制 关 选型及其 性对 安全运营的影响很大。故提出 建议:①选取 小的缓解 ，以避免 不释放。②中 现 出现，多障出现
(上接第115页）
常数修 ，热过负荷跳 明显增加；时间常数修，跳 不大。
5.2现 测温及计
在3 高峰期，使 成 对广州塔2121
关馈出的电缆和接触网进行了 。
从 量来看，电缆及接触网 升极低，与DPU96 算 巨大。从述保护：分析中可知，目前的 常 2. 93\ (kWs)偏大，偏大的 为保护 的导体截小。在新 常 为0. 24 \ (kWs)下重新计算，4 500 A持续25 0后导体发 升为：
! = _A(1 -e—<!) +!〇e-$>!=!q(1 -C十）+!〇e-十
得！= 8.3 T，与实际温升较为符合。
• 118 •在总风阀座密封和橡胶件剥离问题上。因此需改 进工艺，并强质量管理，以保证中 量的稳性。③选取发热量小的紧急 ，以降低 ：圈的故障率。
4结语
针对 轨道交通 制 制动不缓解
故障，从制 制原理出发，对障的逻辑、影响、故障 分析等方面进行了详细的阐述。对 障案例进行了 分析，提出了对现
场故障排查方法，并针对制 选型及质量
管理等提出建议，降低制动不缓解故障的发
概率。
参考文献
[1]中国城市轨道交通协会技术装备专业委员会.城市轨道交通
车辆电空制动系统通用技术规范:CZJS/T 005—2015[S].北
京：中国城市轨道交通协会,2015 $2.
[2]吴萌岭，陶再坤，田春，等.中继阀泄漏引起常用制动不缓解故
障特征分析[J].仪器仪表学报，2013, 34(8)$ 1865.
[3]张现银.关于广州地铁2号线国产制动系统制动不缓解问题
的讨论[J].中国科技博览,2015(18)$ 2.
山东蓬莱长岛旅游攻略[4]禹建伟.西安地铁2号线车辆单车制动不缓解故障的分析及
对策[J].铁道车辆，2014, 52(8)$ 43.
(收稿日期 $2016 -12-02)
6结语
通过对广州地铁3号线DC 1 500 V牵引系统 过负荷保护的分析 发现，原保护 设定设备运行 不匹配，其中 常数按缆及接触网 为0.24 \(kWs)。考
到存在电缆故障导致的 降低等特殊，以及保护 裕度，将 常数调整为
0.5 \(kWs)。经过模拟 几年高行车密度、超大客流量、多起动运行 的考验，了该调整方案的可行性。
参考文献
[1]钟明悦.地铁牵引直流馈线开关热过负荷保护的探讨[J].建
筑工程技术与设计，2015(16)$81.
(收稿日期 $2016-01-15)
