城市軌道交通直流牽引系統框架保護及絕緣安裝分析

曹楊揚

摘要：直流牽引系統框架保護在城市軌道交通供電系統中有著非常重要的作用，它能夠保證供電設備正常運行，從而在根本上保護工作人員的人身安全，但由于保護的影響范圍較大，所以經常出現各種故障，這就需要人員有必要加強直流牽引系統框架保護以及絕緣安裝的分析。基于此，本文主要分析城市軌道交通直流牽引系統框架保護的重要性以及原理，并提出幾點直流系統牽引框架絕緣安裝的方法，以供參考。

關鍵詞：城市軌道交通;直流牽引系統;框架保護;絕緣安裝

城市軌道交通直流牽引系統框架保護裝置通常設計在牽引所的負極柜中，主要作用是當直流供電設備出現絕緣損壞、電流泄露等問題時，能夠自動解決故障，確保供電設備與工作人員的生命安全受到保護。城市軌道交通直流牽引系統框架保護分為兩種類型，一種是電壓型框架保護，另一種是電流型框架保護。

一、城市軌道佳通直流牽引系統框架保護及絕緣安裝的重要性

框架保護是城市軌道佳通直流牽引系統中一種特殊的保護方式，通常將正極放在接觸軌，而負極放在走行軌。電流不僅能夠從走行軌返回，同樣也可以從大地返回，但是這樣卻有著較為雜散的電流，所以直流牽引供電系統的設計為不接地系統。但由于設備外殼是不可避免要接地的，若是正極接地，通過設備外殼導致正極與負極之間的短路電流突然增大，而此時車身外殼與鋼軌之間的相連是負極的，就會導致旅客在下車時有著較大的生命安全風險[1]。通過安裝直流牽引系統框架保護，能夠時刻監測對地絕緣的直流牽引系統正極與接地柜體之間的絕緣狀況，若是在斷路的狀況下，就會發揮作用使直流斷路器跳閘。直流牽引系統的正極和負極接地并不會造成人員危害，但是正負極在接地后會對設備造成較大影響，可能導致直流用電設備無法正常進行工作，因此進行絕緣安裝很有必要。

二、城市軌道交通直流牽引系統框架保護的工作原理

城市軌道交通直流牽引系統包括DC1500V開關柜、負極柜和整流器柜，其中所有設備的外殼均是通過対地絕緣安裝的方式，確保外殼不會直接接觸地面，而是通過各個電纜連接在一起，然后連接至負極柜，最終經過分流器接到公共地網。若是直流牽引系統發生絕緣損壞時，帶電設備就會泄漏電流傳輸至框架保護裝置中，同時在分流器的兩端形成一股電壓，電壓信號通過隔離放大器傳至保護模塊PLC中，從而測量框架對地的泄漏電流，這就是電流型框架保護[2]。而電壓型框架保護可以算是一種后備保護，由于地鐵軌道是采用絕緣安裝的，所以軌道對于地面的絕緣電阻也會因為絕緣材料的性能變化而發生改變。由此可以看出，框架泄漏電流的回路電阻是無法確定的，若是回路電阻過大，就會導致設備框架保護受到絕緣破壞，但由于泄漏電流的檢測值無法達到整定值的要求，電流型框架保護就會出現不動作的情況，而電壓型框架保護能夠完美的彌補這一缺陷。直流牽引系統框架保護裝置在運行過程中，通過判斷檢測到的故障電流和電壓，能夠實現自動跳閘，從而切除故障。通常來講，直流牽引系統直流開關柜、負極柜和整流器的絕緣安裝，是通過電纜連接將直流牽引系統的外殼保護接地連接成整體，通過負極柜的電流元件與牽引直流系統接地網單點相連

[3]

。

三、直流牽引系統框架保護可靠性提高

城市軌道交通長時間運營后，就會導致直流牽引系統框架保護出現誤動作的現象，現階段框架保護是通過低阻框架保護裝置，若是直流牽引系統設備出現正極對殼體的泄漏，就會導致短流電路從殼體、接地和軌道泄

漏電阻，雖然最開始不會泄露過大的短路電流，但若是長時間不進行處理，就會擴大事故，短流電路就會由最初的幾十安培擴大至幾萬安培，因此安裝框架保護裝置可以及時在泄漏短路電流時進行故障清除工作[4]。這種框架保護裝置有著極強的靈敏性，當裝置出現受潮現象或粉塵侵入，就會切斷所有直流斷路器形成跳閘，防止系統受到損壞。

四、城市軌道交通直流牽引系統框架保護絕緣安裝

城市軌道交通直流牽引系統采用的是直流電源，所以當前因電源正負極沒有采取相應絕緣措施時，與大地接觸就會導致電流流入埋地金屬，再由埋地金屬體流入到大地，而流出電流的部位為陽極，所以會出現較為嚴重的腐蝕現象。由于軌道結構的特殊性，所以要防止雜散電流侵蝕軌道金屬結構，這也能夠避免正極與大地之間出現電位差而造成的安全隱患，城市軌道交通直流牽引系統正負極的配電柜要采用對地絕緣安裝。在完成設備基礎槽鋼找平焊接工作時，要及時進行相應的打磨處理和防腐蝕處理，在焊點和基礎支撐部位抹上一層防銹漆，然后在進行富鋅漆的涂抹。若是地下站設備間的濕度較強，則需要在以上環節完成后涂抹一層封閉漆。由于直流牽引系統框架保護裝置表面漆層平整度的差異較大，這就需要進行二次處理，通過平整度儀器檢測實際情況，若是檢測合格后，則要及時清理表面的漆屑和灰塵，利用酒精與脫脂棉清洗基礎部位[5]。隨后，將絕緣板底部的保護膜拆除，并清潔絕緣板，等到絕緣板的表面徹底干燥后，用酒精和脫脂棉進行二次清洗。在安裝完柜體后，還要重點清洗配電柜內部的金屬廢料、鐵屑等，并用絕緣電阻表測試柜體的絕緣性能，確保最小絕緣阻值能夠高于2MΩ。

結束語：

總而言之，城市軌道交通直流牽引系統框架保護和絕緣安裝是確保不會出現短路和接地故障的有效手段，能夠保障設備與人員的安全。在安裝現場一定要將加強除濕和通風力度，并進行相應的測試措施，確保絕緣電阻能夠達到相應的驗收標準。

參考文獻：

[1]何亮，吳浩，李思文，張揚鑫，崔洪敏，劉煒.基于EMD（經驗模態分解）奇異值熵的城市軌道交通直流牽引供電系統短路故障辨識[J].城市軌道交通研究，2021，24（09）：88-93.

[2]陳旭.城市軌道交通DC1500V直流牽引供電系統故障處理[J].電子技術與軟件工程，2021（14）：227-228.

[3]王雄，陳潔蓮，吳雪峰，尹維恒.城市軌道交通牽引供電系統雙向變流器直流側短路保護方案[J].控制與信息技術，2021（03）：26-32.

[4]郭志.基于PSCAD仿真軟件的城市軌道交通交直流混合供電系統仿真建模[J].城市軌道交通研究，2021，24（S1）：12-15+20.

[5]王耀國.上海軌道交通直流牽引供電系統框架保護應用分析[J].城市軌道交通研究，2021，24（S1）：169-17