地鐵智能信號電源屏前端漏電流監(jiān)測設(shè)置情況探討

李雪征

摘 ?要：隨著我國城市軌道交通的迅猛發(fā)展，信號系統(tǒng)作為城市軌道交通工程中重要的組成部分，對行車的安全、正點(diǎn)、高效的運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，而智能信號電源屏為信號系統(tǒng)提供運(yùn)行所需要的電能。監(jiān)測系統(tǒng)對各個供電回路的電壓、電流等指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時的采集和整理，對檢測結(jié)果進(jìn)行判斷，嚴(yán)重的話系統(tǒng)會立即生成警報，提示使用者進(jìn)行復(fù)查或者啟用備用系統(tǒng)。所以對智能電源屏漏電流的監(jiān)測就顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞：地鐵;信號系統(tǒng);電源屏;漏電流

鐵路信號電源屏監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)立，是為了對各個供電回路的電壓、電流等指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時的采集和整理，通過對這些數(shù)據(jù)的分析，來判斷各個系統(tǒng)和接觸器的使用狀態(tài)是否正常。在日常的使用過程中一但出現(xiàn)數(shù)據(jù)溢出或者異常的情況，檢測系統(tǒng)就會就其檢測結(jié)果進(jìn)行判斷，嚴(yán)重的話系統(tǒng)會立即生成警報，提示使用者進(jìn)行復(fù)查或者啟用備用系統(tǒng)。值得一提的是，檢測系統(tǒng)的電力來源于智能電源屏的直流電，如果整個電網(wǎng)停電，那么監(jiān)控系統(tǒng)也無法工作，從而失去對異常數(shù)據(jù)和故障的監(jiān)控作用。

一、智能電源屏的組成

信號智能電源屏的組成分為了兩個部分，第一個是能源部，也就是我們俗稱的供電設(shè)備，這部分是向整個信號和指揮系統(tǒng)24小時連續(xù)提供電源的核心設(shè)備;第二個是監(jiān)測系統(tǒng)，這個監(jiān)視系統(tǒng)是為了保證供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行而設(shè)立的。信號電源屏的種類成百上千，但是就其組成的原理和結(jié)構(gòu)來看幾乎是一致的。在生產(chǎn)的過程中基本都包含了一下幾個部分：綜合信號電源柜、電壓穩(wěn)定設(shè)備、監(jiān)測設(shè)備、電源模塊、輸入結(jié)構(gòu)、輸出結(jié)構(gòu)、隔離結(jié)構(gòu)、控制等幾部分。和所有的電源設(shè)備一樣，電源屏的電路也包含了主要電路和輔助電路兩個部分，為了保證信號系統(tǒng)24小時、365天的正常運(yùn)行，這兩部分電路除了極個別的情況下有連接，基本上是完全獨(dú)立的兩個互不影響的系統(tǒng)。主要的電路系統(tǒng)包含了主要電路回路和輔助電路回路，主要電路回路是為了使用中的電流提供載體，輔助的電路回路的作用是用于加強(qiáng)對于主要回路的控制，以實(shí)現(xiàn)整個信號系統(tǒng)的自動化控制。當(dāng)然由于國家標(biāo)準(zhǔn)的不同和使用習(xí)慣的不同，在每個信號電源屏的生產(chǎn)過程當(dāng)中還會因地制宜的添加客制化的結(jié)構(gòu)。

二、漏電保護(hù)的實(shí)現(xiàn)

根據(jù)故障電流動作的漏電保護(hù)器叫電流型漏電保護(hù)器，根據(jù)故障電壓動作的漏電保護(hù)器叫做電壓型漏電保護(hù)器。在某些場合，漏電流保護(hù)設(shè)備使用了一些低成本的替代方案，以電流平衡替代了系統(tǒng)漏電的真實(shí)數(shù)值，雖然某些場合下可以使用，但在信號電源系統(tǒng)內(nèi)使用會產(chǎn)生誤告警。因?yàn)槭锹╇姍z測的替代方案，且可以通過部分等效到達(dá)廉價實(shí)現(xiàn)，所以應(yīng)用就須進(jìn)行限制。

三、電流型漏電保護(hù)器設(shè)備自身誤檢測導(dǎo)致誤告警

從電流型漏電保護(hù)器的檢測原理可知其并不適用于鐵路智能信號電源屏。

信號電源系統(tǒng)中，電力變壓器一般均采用TN-S設(shè)計，均為三相五線。即N線與保護(hù)地PE線分開設(shè)置，同時N線在遠(yuǎn)端（電力變壓器端）接地。兩路市電經(jīng)輸入斷路器及切換裝置后輸出一路為UPS供電，其中兩路N線不中斷，并短接在一起，電源屏兩路市電切換原理見下圖：

如圖所示，電源屏上級開關(guān)的漏電保護(hù)裝置一般對一路電源的四線進(jìn)行電流矢量和的判斷。但當(dāng)現(xiàn)場采用如圖配電方式時，一路漏流檢測裝置僅采取了實(shí)際回流1，由于I路回流路徑與II路回流路徑阻抗量級近似，所以二路的N線同樣能夠存在電流回流，故設(shè)備真實(shí)回流應(yīng)為回流1加回流2之和，而配電柜上的漏電檢測裝置只對回流1進(jìn)行計算，結(jié)果電流矢量不為零，最終導(dǎo)致漏電檢測裝置頻繁錯誤報警或無法閉合開關(guān)問題。

所以信號電源系統(tǒng)中如設(shè)置此種漏電保護(hù)裝置，則易導(dǎo)致其頻繁誤動作，進(jìn)而造成供電中斷。

四、斷開N線解決誤檢測問題的重大風(fēng)險

1.違反了《客專鐵路信號產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)暫行技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)，5.21（b）“N（零線）線上嚴(yán)禁設(shè)置開關(guān)、熔斷器、斷路器或接觸器”。

2.若零線不接在一起，因三相不平衡，在零線有電流，產(chǎn)生零地電壓，零地電壓不相等，產(chǎn)生壓差，在切換過程中，零線會產(chǎn)生大電流損壞后端設(shè)備。

3.若設(shè)置開關(guān)，由于現(xiàn)有開關(guān)器件技術(shù)限制，當(dāng)斷路器脫扣、人為操作及接觸器發(fā)生切換時均會造成斷開時間不一致或N線中斷，此時由于UPS為電池逆變工作，逆變器輸出為三相回路，N線與輸入端直通，造成負(fù)載沒有N線。在絕大數(shù)情況下，現(xiàn)場三相設(shè)備不可能完全均衡，此時三相負(fù)載不平衡程度會增大，必然會導(dǎo)致電壓嚴(yán)重漂移，會導(dǎo)致切換瞬間產(chǎn)生高電壓。最終損壞后端設(shè)備，有些負(fù)載電壓過低不能正常工作。同時由于漂移電壓非常高，甚至可能擊穿原有設(shè)計絕緣，造成更嚴(yán)重風(fēng)險。

綜上所述，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際會產(chǎn)生的問題與風(fēng)險，零線是不能斷開的

五、漏電流范圍

漏電保護(hù)器誤動作不是因?yàn)檎鎸?shí)的漏電流大了才進(jìn)行了保護(hù)，而是因?yàn)檎`檢測。當(dāng)誤檢測問題解決了之后，才能通過調(diào)整漏電流門限的方式實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù)。在無法解決誤檢測問題時，漏電流的范圍無法確認(rèn)。

并且漏電流的大小是跟隨情況的不同而產(chǎn)生變化的。

1.零火線對地存在分布電容，分布電容的存在就可能會產(chǎn)生漏電流，下雨、陰天等特殊天氣情況時，分布電容產(chǎn)生變化，繼而產(chǎn)生的漏電流就會不相同。

2.根據(jù)鐵標(biāo)要求，信號電源設(shè)備需經(jīng)過EMC，所以在設(shè)備的輸入增加了X電容與Y電容，Y電容接地就會產(chǎn)生漏電流。不同型號、不同配置的模塊Y電容不一樣，產(chǎn)生的漏電流不相同，且模塊掛在同一相或者不同相的Y電容也不相同，漏電流也不相同。

3.系統(tǒng)的防雷是通過防雷組件接地，當(dāng)電壓有浪涌時，也會對地產(chǎn)生大電流。

六、漏電保護(hù)器改進(jìn)建議

因漏電保護(hù)器以電流平衡替代了系統(tǒng)漏電的真實(shí)數(shù)值，導(dǎo)致的誤報警，以從技術(shù)考慮建議，可將兩路的N線進(jìn)行同時檢測，進(jìn)行如此改造即可解決誤報造成的問題。

七 結(jié)語

在地鐵建設(shè)、運(yùn)行過程中，智能信號電源屏的使用越來越多，在智能信號電源屏使用過程中，要對電源屏產(chǎn)生的漏電流及時、準(zhǔn)確的進(jìn)行判斷和分析，并將故障及時排除，這樣才能保障列車運(yùn)行安全，才能更好的促進(jìn)我國地鐵行業(yè)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張福慶.鐵路信號智能電源屏故障判斷及應(yīng)急處理[J].電力設(shè)備.2017（22）