淺談靜調電源柜接地保護問題分析及整改方法

羅源

摘要：文章針對靜調電源柜檢修作業時，靜調電源柜內部刀閘輸入極與DC1500V隔離開關相連部分電路在檢修作業時無接地保護的問題，進行簡要原因分析，并提出相應的整改方法，整改方法取得了良好效果。

關鍵詞：靜調電源柜;DC1500V;隔離開關;接地保護

1現狀與問題

靜調電源柜是可以為地鐵列車提供 DC1500V電源通斷控制，滿足地鐵列車靜調、運用、雙周檢、季檢、臨修、定修的靜態調試電氣設備及列車空調等的維修調試作業需求，對輔助供電系統提供DC1500V靜調、檢測和檢修電源的專用配套設備，且具有監測、檢測、保護功能。靜調試驗電源通過電源插頭與車輛車間電源插座相聯接，實現降弓狀態下對輔助逆變器的供電。

為了保證靜調電源柜的功能正常，確保電客車的計劃修順利進行，就需對靜調電源柜進行維護、檢修。福州地鐵的靜調電源柜檢修分為季檢和年檢。設備禁止在DC1500V電源未斷開的情況下進行檢修，檢修前需要斷電、驗電并掛接地線。整個流程主要分為三大步，第一步，斷電人員根據隔離開關斷電操作票的流程斷開靜調電源柜的1500V高壓電;第二步，對靜調電源柜輸入極進行驗電，驗明無高壓電;第三步，掛接地線，需佩戴絕緣手套和絕緣鞋，在斷開的 DC1500V主回路上用短接棒將柜內刀閘合向接地極做好接地保護，防止設備在檢修時DC1500V電突然送電造成人身傷害。

在檢修的過程中發現靜調電源柜的接地保護存在缺陷，柜內輸入極未與接地保護鏈接，存在檢修狀態下隔離開關誤送電時，輸入極就會產生1500V高壓電，檢修人員誤觸高壓電，造成觸電死亡的風險。

圖1中刀閘合向保護極，這就是靜調電源柜檢修狀態下的接地保護，但是輸入極是未與保護極相連接的，造成輸入極未接地保護，檢修時存在安全隱患，這就是靜調電源柜接地保護的問題。

2原因分析

2.1 刀閘固有特性

福州地鐵1號線的所有靜調電源柜，柜內主刀閘都采用三工位開關刀閘，是由于靜調電源柜主回路廠家出廠設計時的刀閘是三工位開關。三工位開關是整合了隔離開關和接地開關兩者的功能，并由一把刀來完成，這樣就可以實現機械閉鎖，防止主回路帶電合地刀，因為一把刀只能在一個位置，不同與傳統的隔離開關，主刀是主刀，地刀是地刀，兩把刀之間就可能出現誤操作。而三工位隔離開關用的是一把刀，一把刀的工作位置在某一時刻是唯一的，主閘合閘位置與接地位置只能二選一。傳統的GIS中，隔離開關和接地開關是兩個功能單元，使用電氣聯鎖進行控制，最新設計就是使用三工位隔離開關，避免了誤操作的可能性。正是因為三工位開關的固有特性，使得在檢修時，刀閘只能在接地位置，而輸入極缺少接地保護，檢修時存在安全隱患。

2.2 現場主回路線路限制

福州地鐵1號線靜調電源柜的輸入極電壓由庫內的接觸網通過隔離開關供給，隔離開關與靜調電源柜輸入極之間通過高壓絕緣電纜連接。正是因為高壓電纜是絕緣的，導致無法實現柜外輸入極接地保護，只能在柜內進行接地保護。

圖2中U1為隔離開關所在位置，給靜調電源柜提供DC1500V直流電，QS1是柜內三工位開關刀閘，隔離開關U1與刀閘QS1之間的線路100是高壓絕緣電纜。為了保證庫內作業和庫內人員的安全，輸入電纜必須是絕緣電纜，所以靜調電源柜廠家只能采用柜內接地保護的方案，最終導致靜調電源柜接地保護存在缺陷的問題。

3整改方案

靜調電源柜接地保護存在安全隱患的問題，就必須整改，以保障檢修人員的人身安全。根據國家的相關規定和行業的規章制度，DC1500V直流電設備檢修時必需采用DC1500V接地線進行接地保護，所以靜調電源柜的接地保護問題，將采用掛接DC1500V接地線來解決。靜調電源柜接地線將采用的型號規格為JDX-DC-1500V，其技術參數為材質是環氧樹脂，銅;適用電壓為DC1500V;銅線截面積70平方毫米;長度3節5米。但根據現場的實際接地測試發現，接地線操作桿子太長，柜內空間狹窄，地線輸入端無法掛接，經過現場分析總結，形成兩套整改方案。

3.1 方案一：采用螺絲固定法

（1）拆除DC1500V接地線的操作桿。

（2）在靜調電源柜輸入極背面增加一塊厚度適中、大小適合的銅排作為連掛點。

（3）將銅排連掛點開孔，大小與接地線的孔一樣大。

（4）把銅排安裝在靜調電源柜的輸入極背面處。

（5）匹配固定螺絲和安裝工具。

螺絲固定法就是輸入極的懸掛通過螺絲來固定接地線，取消原來的桿子端懸掛，DC1500V接地線的接地端用接地卡鉗通過鋼軌接地，輸入端通過螺絲與輸入極的銅排鏈接固定，從而完成接地線的懸掛。

3.2 方案二：接地卡鉗法

（1）拆除DC1500V接地線的操作桿。

（2）接地線的輸入端再安裝一個接地卡鉗，制作成雙頭接地卡鉗的接地線。

（3）在靜調電源柜輸入極增加一塊厚度適中、大小適合的銅排作為連掛點，增加卡鉗的接觸面積。

（4）將銅排制作成直角銅排，和卡鉗接觸的那一面做成與地面水平。

（5）將銅排安裝在靜調電源柜的輸入極背面處。

接地卡鉗法就是輸入極的懸掛通過接地卡鉗來固定接地線，取消原來的桿子端懸掛，DC1500V接地線的接地端還是用接地卡鉗通過鋼軌接地，輸入端通過卡鉗鉗卡輸入極新增的銅排來鏈接固定，從而完成接地線的懸掛。

4方案可行性分析

4.1 方案一可行性分析

螺絲固定法，只在靜調電源柜輸入極的背面增加了鏈接銅排，對靜調電源柜內部的各零部件、線路、電器元件無互相干涉，不影響靜調電源柜的原有功能。靜調電源柜檢修前檢修負責人先到車場生產調度請靜調電源柜DC1500V高壓隔離開關斷電作業點，按照隔離開關斷電操作票的流程進行斷電，隔離開關上鎖，懸掛禁止合閘牌，柜內輸入極驗電等操作，斷電完成后再到生產調度銷點。只有靜調電源柜高壓斷電完成后，才能請檢修作業的點，然后檢修人員按照接地線的操作流程對靜調電源柜進行接地保護。具體流程是檢修人員對靜調電源柜進行檢修作業前，需穿戴上防護的絕緣手套和絕緣鞋，先安裝接地線的接地端，通過接地卡鉗鉗卡鋼軌完成接地端安裝，接地線輸入端使用工具將接地線與靜調電源柜DC1500V的輸入極通過螺絲擰緊，完成靜調電源柜輸入極接地線的安裝，最終完成靜調電源柜檢修時接地線的安裝。螺絲固定法對整個斷送電流程、接地線安裝流程都無影響，滿足方案一的可行性。圖4-1為螺絲固定法現場接線圖。

4.2 方案二可行性分析

接地卡鉗法，從接地線兩端連接方式不同出發，從設計可行性、可靠性方面進行分析，同時向車間專業工程師咨詢相關信息后，考慮將接地線的輸入端改造成接地卡鉗，從而制作出一套做成雙頭都是接地卡鉗的接地線。同時，為保證接地卡鉗在安裝到靜調電源柜內部時不發生干涉，并且增加接地線安裝的牢固性，將靜調電源柜與接地線連接處的銅排改造成具有折角的銅排，使得柜內輸入極與接地線分別安裝在折角銅排的兩個垂直面上。該方案在不改變靜調電源柜結構設計與接地原理的基礎上，對接地線進行了改造，具有一定的可行性和可靠性。在靜調電源柜隔離開關斷開上鎖、懸掛禁止合閘牌，柜內高壓驗明無電且設置二次防護鎖的安全情況下，檢修人員能穿戴絕緣手套、絕緣鞋無工器具的情況下，能夠安全方便地將接地卡鉗安裝在靜調電源柜輸入極的折角銅排處，完成接地線安裝。接地卡鉗法接地線安裝后，與靜調電源柜內部的各部零件、線路、電器元件無互相干涉，不影響靜調電源柜的原有功能。圖4-2為接地卡鉗法現場接線圖。

4.3 方案經濟性分析

方案一螺絲固定法需要DC1500V直流接地線，厚度、大小適合的銅排，方案二接地卡鉗法也需要DC1500V直流接地線，厚度、大小適合的銅排，但比方案一多了一個接地卡鉗，經與相應專業物資采購部門溝通，和網上查詢，發現一個接地卡鉗只需200元左右。所以從經濟性方面分析方案一與方案二相差不大。

4.4 方案安全性分析

螺絲固定法，在現場實際接地線安裝這一過程中，發現螺絲固定法存在缺點，由于作業人員穿戴絕緣手套且連接地線的螺絲比較小，使得作業人員安裝輸入端接地線時非常困難，同時使用工具擰緊螺絲時，還存在著螺絲掉入關鍵元器件內部造成設備短路或設備損壞等風險，螺絲、銅排等尖銳物件刺破絕緣手套導致作業人員觸電等安全隱患。此外，螺絲固定法在靜調電源柜設備的教學培訓過程中，靜調電源柜需進行斷電、驗電、安裝接地線等操作步驟，而接地線安裝困難將占用過多的培訓時間，使得培訓新員工學習靜調電源柜的原理及檢修、操作流程的時間被縮減，從而降低培訓的效果。

接地卡鉗法在實際的接地測試中，發現剛好彌補了螺絲固定法的缺點。實現在無工器具的情況下只穿絕緣手套、絕緣鞋就能完成接地線的安裝，從而方便進行設備檢修和培訓，縮短接地線安裝的時間。實現靜調電源柜接地線的安裝安全簡單便捷，提高了接地線安裝的效率，同時降低了接地線安裝時可能造成設備短路、損壞的風險。

總結

經過現場測試分析，并綜合考慮整改方案的可行性、經濟性和安全性，決定采用方案二接地卡鉗法對本次靜調電源柜接地線接地保護的問題進行整改。整改后至今，靜調電源柜在檢修狀態下接地線的使用情況都很好，整改效果良好。

參考文獻：

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