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直流自耦變壓器（DCAT）牽引供電系統(tǒng)憑借良好的軌道電位和雜散電流治理能力，在城市軌道交通領(lǐng)域具有廣泛應用前景。然而當直流牽引供電網(wǎng)絡發(fā)生短路或直流自耦變壓器自身故障時，傳統(tǒng)直流自耦變壓器由于缺乏故障保護能力，其直流支撐電容和諧振電容可通過故障處放電，進而導致直流自耦變壓器器件損壞和故障擴散等。

為此，北京交通大學電氣工程學院的研究人員王淼、楊曉峰、李世翔、倪夢涵、鄭瓊林，在2022年第4期《電工技術(shù)學報》上撰文，提出了一種故障保護型直流自耦變壓器（FP-DCAT），在分析其工作原理基礎上，研究了故障保護型直流自耦變壓器系統(tǒng)的故障機理，并提出相應的故障保護方案。故障保護型直流自耦變壓器故障保護后系統(tǒng)仍可正常運行，但軌道電位和雜散電流卻可能因故障切除而增大，因此他們還研究了故障保護對系統(tǒng)軌道電位和雜散電流的影響。

表：軌道電位和雜散電流的仿真和理論數(shù)

研究結(jié)果表明：

1）故障保護型直流自耦變壓器能夠有效地實現(xiàn)故障保護，避免故障擴散，防止其他器件因故障而損壞。

2）當直流牽引供電網(wǎng)絡發(fā)生接地短路故障，全部設備均斷開與直流牽引供電網(wǎng)絡之間的電氣連接，確保自身安全。

3）當故障保護型直流自耦變壓器中的開關(guān)管發(fā)生短路故障，故障設備斷開與直流牽引供電網(wǎng)絡之間的電氣連接，系統(tǒng)仍可正常運行，但此時軌道電位和雜散電流治理效果降低。

4）當故障保護型直流自耦變壓器中的開關(guān)管發(fā)生開路故障，無需斷開故障設備與直流牽引供電網(wǎng)絡之間的電氣連接，系統(tǒng)仍可正常運行，僅故障設備能量雙向流動變?yōu)槟芰繂蜗蛄鲃?，且此時軌道電位和雜散電流治理效果優(yōu)于將該故障設備移除出系統(tǒng)。

本文編自2022年第4期《電工技術(shù)學報》，論文標題為“城市軌道交通直流自耦變壓器牽引供電系統(tǒng)故障保護研究”，作者為王淼、楊曉峰 等。