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摘要：近年来，随着我国经济的迅速发展，城市化建设的加快，国内各大城市的地铁线路数量日益增加，地铁供电系统安全性及可靠性是保障地铁安全运行的基础条件。直流系统短路故障分析为地铁供电系统的安全性提供了必不可少的保障，具有重要意义。为此，文章针对地铁供电系统直流侧短路故障展开了具体的研究，以供大家参考借鉴。
关键词：地铁供电系统;直流侧;短路故障
引言：直流牵引系统是地铁列车在行驶過程中的动力来源，其在运行中的安全性和可靠性是地铁运行安全性和可靠性的保障。从地铁供电系统的运行经验中可以看出，直流系统主要故障有短路故障、过负荷故障及过电压故障等多种，其中，比较多见的属于短路故障，当出现这一类型的故障时，就会导致地铁直接中断，所以通过什么样的方式快速地找到短路故障是非常重要的。
1地铁供电系统直流侧短路故障的主要类型
1.1非金属性短路
非金属性短路主要是指第三轨与走形轨经过渡电阻短路或者是绝缘泄漏，从而发生非金属性短路故障。比如在雨雪天气环境下，暴露在户外的城市轻轨在雨水或者是积雪作用下被覆盖，间接的成为导体从而与行轨发生短路。另一方面，也可能是在长时间的运行过程中接触网或者是第三轨的出现绝缘老化现象，从而导致电流外放和泄漏，泄漏的电流通过绝缘支座在流向接地扁铜后经由变电所地网，最终回流至变电所负极，从而引发非金属性短路故障。同金属性故障相比，非金属性故障下产生的短路电流相对较小，所以造成了其短路现象不容易被察觉。但是随着运行时间的不断加长，可能会产生接触电压或者是跨步电压，严重情况下还会出现电弧，从而使短路故障进一步扩大，给城市交通轨道电力系统的稳定运行以及人身安全都带来了较为严重的影响。
1.2金属性短路
金属性故障主要是指由于第三轨或者是接触网与走形轨间产生直接金属性接触后，造成其绝缘支架击穿，从而形成与大地的短路。造成该种故障的另外一种原因也可能是在停电检修作业的过程中，没有及时将接触网接地线撤销，从而在恢复供电时发生金属性短路故障，如果此时特别是在运行期间不能及时对故障位置进行确定和排出，势必会对轨道交通的运行产生较大的影响。
2 地铁直流系统短路故障原因
牵引电流经直流馈线开关、馈线电缆、上网隔离开关输送到接触网上，再经列车、钢轨、回流线回到负极，形成一个有效的闭合回路。造成直流牵引供电系统短路故障的原因总体来说归纳为以下两大类。
2.1正极对地短路故障
直流牵引供电系统中，直流供电设备除了采用对地绝缘安装方式外，在设备金属外壳与地之间还需设置直流框架泄漏保护。当供电设备的电流泄漏到设备柜体上时，牵引变电所正极与设备柜体外壳发生短路，形成牵引网正极对地短路故障。另外，使用接触轨（第三轨）馈电方式系统运行中后期，绝缘支座发生绝缘老化等情况，会造成接触轨与地发生短路故障。此外，对于高架段接触网，由于这段线路接触网是露天的，在雷雨天气，雷击可能会造成接触网绝缘部件闪络放电，造成接触网与架空地线短路，即正极对地短路。
2.2正极对走行轨短路故障
正极对走行轨短路，即馈电接触网对走行轨短路，主要是由机车故障等外部原因引起的。接触网对走行轨发生短路故障时，短路电流随短路故障点离牵引变电所的距离不同，表现出的特性有很大不同。当离牵引变电所较近处发生短路故障时，线路中产生的冲击电流会很大，且短路电流上升变化率很大;随着短路故障点离牵引变电所越来越远，短路电流曲线近似于指数函数曲线，且电流上升变化率较小，电流幅值也较小，这个过程的电流情况一般与多机车同时取流时相似，这就造成实际运行中远端发生短路故障时难以区分短路电流与机车启动电流的情况，造成短路故障修复的延时。
3地铁供电系统直流侧短路故障判断分析
3.1运用重合闸的原理进行判断
线路的测试功能利用对直流母线的电压进行测量，并对馈线电压进行测量，根据测量结果判断主回路是否正常工作，地铁线路测试的回路电阻Rx，假设比较值为R0，并根据电阻大小对比判断断路器能不能被允许合闸，按照计算结果，当Rx>R0Ω时，判断故障为瞬时性的，这时重合闸会成功的。当Rx<R0Ω时，判断故障为永久性不能自动恢复的，重合闸中不成功。需要注意的是，框架保护不会对线路测试与重合闸进行启动。
3.2重合闸成功时故障的判断
主要是因为列车故障等多种外部原因或者是接触网出现短闪络，导致的金属短路造成的，一般是瞬时短路故障，同时，保护类型中很多都是大电流脱扣和DDL-Delta-I。在这一过程中，供电设备都是可以进行正常运行的，需要注意的是，要进行观察设备的运行状况，还要组织该列车能够下线运营，并指派接触网人员加强对于故障区的巡视，等到结束运营之后，要组织专业人员检查并分析供电设备以及列车等工况。
3.3重合闸不成功时故障的判断
如果重合闸不成功，那么就是持续性的故障。如果框架保护动作，就要试着复归故障信号。复归成功后，经电调允许后就可以进行送电，结合电调的具体要求进行处理;如果不能复归，根据实际情况解除相关闭锁，本所整流机组中退出，利用越区开关实施大双边供电。当大电流出现脱扣保护的动作，工作人员经电调允许后对设备进行检查。
4地铁交通供电直流侧的短路故障的检查
4.1行波法的应用
就行波法来说，这是城市地铁交通在直流输电系统当中非常多见的一种方法，该方法运用的原理是，在行波传输理论的前提下，对故障进行定位，利用对不同故障行波到达的测量装置速度和时间差进行分析，进而计算故障的具体位置。这在故障定位的过程中具有非常多的优点，并且广泛地应用在直流输电的系统故障定位中，然而在城市地铁交通直流供电系统当中进行应用时，对于测量设备和通讯设备的要求非常高设备投资也非常大。
4.2阻抗法的应用
对于城市地铁交通的供电直流侧的短路故障来说，其定位方法当中的阻抗法还可以被划分成单端量阻抗法与双端量阻抗的方法。就前者来说，其对于供电直流的侧短路故障进行定位时所遵循的工作原理是非常简单的，同时，成本比较低。然而在具体的运行过程中运用该方法进行定位没有确保精度，究其原因，主要是因为定位中很容易遭受对侧系统电阻所带来的影响。运用这一方法的时候，能够选择微分方程的工频法和一元二次的方程法与迭代法以及电压法等，达到对过渡电阻进行消除的目的，对对侧系统中单端量的抗阻法故障进行消除。对于双端量的阻抗法来说，其对于故障定位的测量是现阶段城市地铁运输过程中供电直流侧发生短路故障定位中非常重要的一种技术方法，该方法利用对两端电压的流量推算，在故障点的电压相等前提下获得故障位置的信息，该方法具有现代通信信息技术，同时，还具备高精度的互感器与故障录波的装置等多种现代化的技术作为支撑，对故障定位进行实现。
5结语
总之，地铁已经成为城市人们交通的主要方式，直流牵引的供电系统中的联锁关系非常复杂，同时，发生的短路故障点非常多，且不容易查找，因此，需要按照故障现象和保护动作实施的情况与重合闸的情况对其进行全面研究，尽量降低故障发生率，确保地铁的安全可靠运行。
参考文献
[1]刘岩.牵引供电系统直流侧短路故障分析[J].中国科技信息，2019（23）.
[2]李琴.城市轨道交通供电直流侧短路故障定位方法[J].中国新技术新产品，2020（06）.
[3]李炜.基于多折线外特性模型的直流牵引供电系统稳态短路计算[J].机车电传动，2020（01）.
关键词：地铁供电系统;直流侧;短路故障
引言：直流牵引系统是地铁列车在行驶過程中的动力来源，其在运行中的安全性和可靠性是地铁运行安全性和可靠性的保障。从地铁供电系统的运行经验中可以看出，直流系统主要故障有短路故障、过负荷故障及过电压故障等多种，其中，比较多见的属于短路故障，当出现这一类型的故障时，就会导致地铁直接中断，所以通过什么样的方式快速地找到短路故障是非常重要的。
1地铁供电系统直流侧短路故障的主要类型
1.1非金属性短路
非金属性短路主要是指第三轨与走形轨经过渡电阻短路或者是绝缘泄漏，从而发生非金属性短路故障。比如在雨雪天气环境下，暴露在户外的城市轻轨在雨水或者是积雪作用下被覆盖，间接的成为导体从而与行轨发生短路。另一方面，也可能是在长时间的运行过程中接触网或者是第三轨的出现绝缘老化现象，从而导致电流外放和泄漏，泄漏的电流通过绝缘支座在流向接地扁铜后经由变电所地网，最终回流至变电所负极，从而引发非金属性短路故障。同金属性故障相比，非金属性故障下产生的短路电流相对较小，所以造成了其短路现象不容易被察觉。但是随着运行时间的不断加长，可能会产生接触电压或者是跨步电压，严重情况下还会出现电弧，从而使短路故障进一步扩大，给城市交通轨道电力系统的稳定运行以及人身安全都带来了较为严重的影响。
1.2金属性短路
金属性故障主要是指由于第三轨或者是接触网与走形轨间产生直接金属性接触后，造成其绝缘支架击穿，从而形成与大地的短路。造成该种故障的另外一种原因也可能是在停电检修作业的过程中，没有及时将接触网接地线撤销，从而在恢复供电时发生金属性短路故障，如果此时特别是在运行期间不能及时对故障位置进行确定和排出，势必会对轨道交通的运行产生较大的影响。
2 地铁直流系统短路故障原因
牵引电流经直流馈线开关、馈线电缆、上网隔离开关输送到接触网上，再经列车、钢轨、回流线回到负极，形成一个有效的闭合回路。造成直流牵引供电系统短路故障的原因总体来说归纳为以下两大类。
2.1正极对地短路故障
直流牵引供电系统中，直流供电设备除了采用对地绝缘安装方式外，在设备金属外壳与地之间还需设置直流框架泄漏保护。当供电设备的电流泄漏到设备柜体上时，牵引变电所正极与设备柜体外壳发生短路，形成牵引网正极对地短路故障。另外，使用接触轨（第三轨）馈电方式系统运行中后期，绝缘支座发生绝缘老化等情况，会造成接触轨与地发生短路故障。此外，对于高架段接触网，由于这段线路接触网是露天的，在雷雨天气，雷击可能会造成接触网绝缘部件闪络放电，造成接触网与架空地线短路，即正极对地短路。
2.2正极对走行轨短路故障
正极对走行轨短路，即馈电接触网对走行轨短路，主要是由机车故障等外部原因引起的。接触网对走行轨发生短路故障时，短路电流随短路故障点离牵引变电所的距离不同，表现出的特性有很大不同。当离牵引变电所较近处发生短路故障时，线路中产生的冲击电流会很大，且短路电流上升变化率很大;随着短路故障点离牵引变电所越来越远，短路电流曲线近似于指数函数曲线，且电流上升变化率较小，电流幅值也较小，这个过程的电流情况一般与多机车同时取流时相似，这就造成实际运行中远端发生短路故障时难以区分短路电流与机车启动电流的情况，造成短路故障修复的延时。
3地铁供电系统直流侧短路故障判断分析
3.1运用重合闸的原理进行判断
线路的测试功能利用对直流母线的电压进行测量，并对馈线电压进行测量，根据测量结果判断主回路是否正常工作，地铁线路测试的回路电阻Rx，假设比较值为R0，并根据电阻大小对比判断断路器能不能被允许合闸，按照计算结果，当Rx>R0Ω时，判断故障为瞬时性的，这时重合闸会成功的。当Rx<R0Ω时，判断故障为永久性不能自动恢复的，重合闸中不成功。需要注意的是，框架保护不会对线路测试与重合闸进行启动。
3.2重合闸成功时故障的判断
主要是因为列车故障等多种外部原因或者是接触网出现短闪络，导致的金属短路造成的，一般是瞬时短路故障，同时，保护类型中很多都是大电流脱扣和DDL-Delta-I。在这一过程中，供电设备都是可以进行正常运行的，需要注意的是，要进行观察设备的运行状况，还要组织该列车能够下线运营，并指派接触网人员加强对于故障区的巡视，等到结束运营之后，要组织专业人员检查并分析供电设备以及列车等工况。
3.3重合闸不成功时故障的判断
如果重合闸不成功，那么就是持续性的故障。如果框架保护动作，就要试着复归故障信号。复归成功后，经电调允许后就可以进行送电，结合电调的具体要求进行处理;如果不能复归，根据实际情况解除相关闭锁，本所整流机组中退出，利用越区开关实施大双边供电。当大电流出现脱扣保护的动作，工作人员经电调允许后对设备进行检查。
4地铁交通供电直流侧的短路故障的检查
4.1行波法的应用
就行波法来说，这是城市地铁交通在直流输电系统当中非常多见的一种方法，该方法运用的原理是，在行波传输理论的前提下，对故障进行定位，利用对不同故障行波到达的测量装置速度和时间差进行分析，进而计算故障的具体位置。这在故障定位的过程中具有非常多的优点，并且广泛地应用在直流输电的系统故障定位中，然而在城市地铁交通直流供电系统当中进行应用时，对于测量设备和通讯设备的要求非常高设备投资也非常大。
4.2阻抗法的应用
对于城市地铁交通的供电直流侧的短路故障来说，其定位方法当中的阻抗法还可以被划分成单端量阻抗法与双端量阻抗的方法。就前者来说，其对于供电直流的侧短路故障进行定位时所遵循的工作原理是非常简单的，同时，成本比较低。然而在具体的运行过程中运用该方法进行定位没有确保精度，究其原因，主要是因为定位中很容易遭受对侧系统电阻所带来的影响。运用这一方法的时候，能够选择微分方程的工频法和一元二次的方程法与迭代法以及电压法等，达到对过渡电阻进行消除的目的，对对侧系统中单端量的抗阻法故障进行消除。对于双端量的阻抗法来说，其对于故障定位的测量是现阶段城市地铁运输过程中供电直流侧发生短路故障定位中非常重要的一种技术方法，该方法利用对两端电压的流量推算，在故障点的电压相等前提下获得故障位置的信息，该方法具有现代通信信息技术，同时，还具备高精度的互感器与故障录波的装置等多种现代化的技术作为支撑，对故障定位进行实现。
5结语
总之，地铁已经成为城市人们交通的主要方式，直流牵引的供电系统中的联锁关系非常复杂，同时，发生的短路故障点非常多，且不容易查找，因此，需要按照故障现象和保护动作实施的情况与重合闸的情况对其进行全面研究，尽量降低故障发生率，确保地铁的安全可靠运行。
参考文献
[1]刘岩.牵引供电系统直流侧短路故障分析[J].中国科技信息，2019（23）.
[2]李琴.城市轨道交通供电直流侧短路故障定位方法[J].中国新技术新产品，2020（06）.
[3]李炜.基于多折线外特性模型的直流牵引供电系统稳态短路计算[J].机车电传动，2020（01）.