地鐵框架保護(hù)與鋼軌電位限制裝置原理淺析

湯小君 付勝華

【摘要】分析了地鐵電流、電壓型框架保護(hù)原理及動作原因，闡述電流、電壓型框架保護(hù)與鋼軌電位限制裝置的作用及配合關(guān)系，結(jié)合地鐵框架保護(hù)及鋼軌電位限制裝置常見故障，優(yōu)化配置方案。

【關(guān)鍵詞】電流型框架保護(hù);電壓型框架保護(hù);鋼軌電位限制裝置

1、概述

1.1框架保護(hù)原理

牽引變電所內(nèi)的直流供電設(shè)備采用絕緣安裝，主要包括1500V直流開關(guān)柜、整流器柜、負(fù)極柜等。當(dāng)直流設(shè)備內(nèi)的1500V正極對設(shè)備外殼發(fā)生泄漏時，如不及時切除，容易將故障擴(kuò)大為1500V正極通過設(shè)備外殼對負(fù)極間的短路事故。框架泄漏保護(hù)是專門針對直流供電設(shè)備對正極與柜體發(fā)生故障時的保護(hù)措施。其保護(hù)原理是當(dāng)正極對柜體外殼發(fā)生絕緣損壞時，能及時切除故障保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。 （圖1）

1.1.1電流型框架保護(hù)

電流型框架保護(hù)是通過一個電流元件檢測框架對地之間的電流， 當(dāng)檢測到的電流值達(dá)到整定時，電流型框架保護(hù)會啟動。

1.1.2 電壓型框架保護(hù)

電壓型框架保護(hù)是通過一個電壓保護(hù)元件檢測框架對負(fù)極之間的電壓，當(dāng)檢測到的電壓達(dá)到設(shè)定值，并達(dá)到設(shè)定延時后，電壓型框架保護(hù)會啟動，框架電壓

保護(hù)還與車站的鋼軌電位限制裝置相配合，作為鋼軌電位限制裝置的后備保護(hù)。

1.2鋼軌電位限制裝置原理

鋼軌電位限制裝置一端接鋼軌，一端接變電所接地網(wǎng)，檢測的是鋼軌和地之間的電壓。當(dāng)正極對框架泄漏發(fā)生時，如果鋼軌絕緣良好，電流型框架保護(hù)沒有啟動，并且電壓型框架保護(hù)失靈，此時鋼軌電位限制裝置檢測到的電壓為鋼軌和框架之間的電壓，通過鋼軌電位裝置三段動作閉合，使泄漏電流主要通過鋼軌電位限制裝置流入大地，而不是鋼軌對地泄漏電阻回到負(fù)極。（圖2）

當(dāng)供電分區(qū)沒有車輛行駛時，牽引直流系統(tǒng)運(yùn)行正常情況下，鋼軌對地電位為零;當(dāng)供電分區(qū)有車輛行駛或接觸軌發(fā)生短路故障時， 由于鋼軌對地泄漏電阻的存在，鋼軌電位快速升高到達(dá)閥值時，鋼軌電位限制裝置迅速動作，將鋼軌與接地網(wǎng)短接，從而降低了鋼軌對地電位。

2、框架保護(hù)與鋼軌電位限制裝置配置方案分析

電壓型框架保護(hù)與鋼軌電位限制裝置都是檢測鋼軌電位對地電壓，不同的是電壓型框架保護(hù)的作用是保護(hù)直流設(shè)備安全，通過跳閘（報(bào)警），切除直流絕緣泄漏或短路故障;而鋼軌電位限制裝置的作用是降低鋼軌對地電壓，保護(hù)線路上行走的人的人身安全。由于電壓型框架保護(hù)整定時間大于鋼軌電位限制裝置，正常情況下當(dāng)發(fā)生鋼軌電位升高時，應(yīng)有鋼軌電位限制裝置首先動作，當(dāng)鋼軌電位限制裝置拒動時，電壓型框架保護(hù)動作跳閘（報(bào)警）。

結(jié)語：

框架泄露故障是地鐵供電系統(tǒng)中危害人生、行車最嚴(yán)重的故障，框架保護(hù)的重要性不言而喻，但由于框架保護(hù)的影響范圍過大，且頻發(fā)框架保護(hù)與軌電位裝置配合失誤導(dǎo)致誤動作故障，故主流經(jīng)驗(yàn)將電壓框架保護(hù)整定值設(shè)置大于軌電位裝置整定值，且電壓框架保護(hù)正常運(yùn)行時只報(bào)警不跳閘，定位為軌電位裝置的后備保護(hù)。

另外，上網(wǎng)隔離開關(guān)的框架泄露故障，均有直流饋線開關(guān)柜的保護(hù)覆蓋，故框架保護(hù)不覆蓋上網(wǎng)閘刀;再生制動能饋裝置與中壓網(wǎng)和牽引網(wǎng)均有一次接口，為避免框架泄露故障的影響范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，對再生制動能饋裝置單獨(dú)配置框架泄露保護(hù)，不納入直流開關(guān)柜框架保護(hù)范圍內(nèi)。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢清泉，高仕斌，何正友，等.中國高速鐵路牽引供電關(guān)鍵技術(shù)[J].中國工程科學(xué)，2015（04）.

[2]王越.牽引供電系統(tǒng)負(fù)荷過程的建模與計(jì)算機(jī)仿真研究[D].北京交通大學(xué)，2015.