地鐵直流供電系統(tǒng)框架保護(hù)的應(yīng)用和故障處置措施

張凱強(qiáng)

摘 要：現(xiàn)階段，隨著我國城市化腳步的加快，我國的交通行業(yè)也越來越繁榮，地鐵作為我國城市軌道交通的重要組成部分，其供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行直接決定著地鐵的安全運(yùn)營和人們的出行安全。為此，下文就地鐵直流供電系統(tǒng)框架保護(hù)故障、框架泄漏保護(hù)的特征以及地鐵直流供電系統(tǒng)框架的故障處置措施做了簡單分析，希望對我國地鐵供電系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行起到一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：地鐵直流供電系統(tǒng);框架保護(hù);應(yīng)用;故障處置

1、引言

我國地鐵在供電系統(tǒng)框架保護(hù)方面，通常情況下，采取的都是低阻框架保護(hù)裝置，在直流系統(tǒng)中設(shè)置了直流框架保護(hù)，直流開關(guān)帶電設(shè)備一旦對直流柜造成漏電或絕緣損壞，框架保護(hù)動作可使直流開關(guān)跳閘并有效切除故障，從而保護(hù)設(shè)備的安全。因此，研究地鐵直流供電系統(tǒng)設(shè)置框架保護(hù)的原因和相應(yīng)的故障處理措施具有至關(guān)重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2、地鐵直流供電系統(tǒng)框架保護(hù)故障的簡單分析

目前，根據(jù)保護(hù)動作的類型，直流框架保護(hù)可分為電壓模式和電流模式。電壓模式指的是后備保護(hù)措施，電流模式則主要指的是一種保護(hù)手段。一般情況下，電壓型框架保護(hù)也可以實(shí)現(xiàn)對軌道電位限制裝置進(jìn)行后備保護(hù)。電流型框架保護(hù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中，其應(yīng)用原理是：通過檢測泄漏電流，然后觸發(fā)保護(hù)器對其進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)設(shè)備絕緣狀況發(fā)生變化時，一旦泄漏電流達(dá)到設(shè)定值，電流模式框架保護(hù)系統(tǒng)將自動采取保護(hù)措施，切斷電路開關(guān)，引起跳閘，避免危險事故的發(fā)生。電壓型框架保護(hù)是通過測量備用負(fù)極與設(shè)備框架之間的電壓，當(dāng)電壓超過一定值時啟動保護(hù)措施而建立的。事實(shí)上，電壓型框架保護(hù)設(shè)備本身的電阻值相對較小，故而也可以算作是理論計算中的接地，并且被測電壓近似等于軌道到地的電壓值。

3、直流牽引系統(tǒng)設(shè)置框架保護(hù)的主要原因

直流牽引系統(tǒng)設(shè)置框架保護(hù)的原因主要有以下幾點(diǎn)：第一，直流系統(tǒng)中的正負(fù)極以及直流牽引系統(tǒng)設(shè)置框架發(fā)生短路，導(dǎo)致故障問題;第二，直流牽引系統(tǒng)設(shè)置框架的多點(diǎn)接地，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)端短路，造成故障，或者是系統(tǒng)中的雜散電流引起電流元件故障;第三，電壓元件與軌道電位限制裝置配合不當(dāng)導(dǎo)致故障;第四，系統(tǒng)中的電流元件、電壓元件的故障。

4、框架泄漏保護(hù)的特征

直流框架保護(hù)從類型上來講可以分成電流型和電壓型。其中，電流型框架保護(hù)主要指的是通過檢測設(shè)備外殼對地的電流，判斷故障電流，當(dāng)故障電流達(dá)到整定值時，相應(yīng)整流機(jī)組35kV斷路器和所有直流斷路器跳閘，同一供電臂的直流斷路器接至相鄰變電站。當(dāng)直流饋出斷路器對應(yīng)框架漏電保護(hù)動作聯(lián)跳后，可在變電所通過PSCADA遠(yuǎn)方返回故障信號或手動返回故障信號將斷路器投入斷路器。但故障變電站無法通過PSCADA遠(yuǎn)程恢復(fù)故障信號。現(xiàn)場故障排除后，在各斷路器恢復(fù)運(yùn)行前，可手動恢復(fù)故障信號。

電壓型框架保護(hù)則主要是用于檢測設(shè)備外殼與直流設(shè)備負(fù)極之間的電壓，在實(shí)際檢測的過程中，因為所產(chǎn)生的電阻太小，可以不予計較，故而，在電壓型框架保護(hù)下，設(shè)備的外殼可以考慮直接接地，鋼軌與直流設(shè)備的負(fù)母線相連，電壓型檢測到的電壓對應(yīng)于軌地之間的電壓。另外，電壓元件按照人體的耐受電壓-時間特性曲線設(shè)定，主要由兩段組成，其中，第一段主要作用是報警，第二段則跳閘。要想最大限度地減少雜散電流，供電系統(tǒng)設(shè)置了排流柜，在排流柜不工作時，電流元件的后備保護(hù)工作主要由電壓元件來完成。

5、地鐵直流供電系統(tǒng)框架的故障處置措施

5.1框架保護(hù)動作的故障處理措施

例如，第一，在直流系統(tǒng)的正負(fù)極以及框架發(fā)生短路故障時，工作人員首先做得就是在直流電流的正負(fù)極，對系統(tǒng)框架的邊緣進(jìn)行測試，進(jìn)而查找故障點(diǎn)，框架保護(hù)動作的故障，通常查找起來還較為容易;第二，在框架多點(diǎn)接地且整體絕緣出現(xiàn)問題時，工作人員就需要明確外界環(huán)境變化，即直流系統(tǒng)發(fā)生短路故障或雜散電流等原因?qū)蚣鼙Ｗo(hù)動作的影響，然后再斷開直流設(shè)備框架單點(diǎn)接地點(diǎn)連接的電纜或螺栓，對直流供電系統(tǒng)的鋼架和接地網(wǎng)的邊緣進(jìn)行測試，根據(jù)邊緣電阻的數(shù)值判斷框架的故障問題，如果數(shù)值接近于0，則說明框架邊緣存在故障，反之則沒有故障;第三，工作人員需要縮小故障排查范圍，將系統(tǒng)的負(fù)極柜、整流器柜、直流開關(guān)柜框架連接的電纜或螺栓斷開，分別進(jìn)行負(fù)極柜、整流器柜、直流開關(guān)柜框架對地進(jìn)行絕緣測試;第四，對于邊緣故障問題，工作人員要先進(jìn)行框架對地的全部安裝螺栓的拆除工作，然后再進(jìn)行清潔;第五，在清潔過后，框架還存在故障，工作人員則需要制定方案，將故障設(shè)備的框架支起或吊起，更新絕緣板的安裝;第六，對于電壓元件和鋼軌電位限制裝置配合關(guān)系的故障問題，工作人員則需要對鋼軌電位限制裝置的電壓繼電器和框架保護(hù)電壓元件進(jìn)行校驗，更換故障元件或按照整定值進(jìn)行調(diào)節(jié)。

5.2框架保護(hù)故障的預(yù)防措施

第一，工作人員要制定合適的周期對框架邊緣進(jìn)行測試，清理已安裝的絕緣螺栓或墊片及設(shè)備絕緣子，緊固二次接線;第二，在設(shè)備正式進(jìn)行使用之前，工作人員要提前檢查直流設(shè)備框架的安裝螺栓是否過長或松動，以免設(shè)備投入運(yùn)行后螺栓與直流系統(tǒng)正負(fù)極之間短路，引起框架保護(hù)動作;第三，在設(shè)備正式進(jìn)行使用之后，工作人員要根據(jù)環(huán)境的實(shí)際情況，定期對直流系統(tǒng)設(shè)備的絕緣子進(jìn)行清潔，保證設(shè)備的絕緣性能;第四，工作人員要定期檢查與直流系統(tǒng)設(shè)備相連的二次試驗線，避免設(shè)備的二次線脫落引起短路故障;第五，工作人員要定期檢查和保護(hù)電壓元件、電流元件、OV柜電壓繼電器和直流開關(guān)保護(hù)裝置;第六，工作人員應(yīng)合理安排崗位，對變電所值班人員進(jìn)行幀保護(hù)動作處理、演練，確保所有人員都能掌握幀保護(hù)動作處理技能[3]。

6、結(jié)束語

綜上所述，地鐵直流框架保護(hù)的主要內(nèi)容是保護(hù)直流牽引系統(tǒng)設(shè)備，對于維護(hù)地鐵供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證地鐵的正常運(yùn)行等方面起著十分重要的作用。因此，相關(guān)供電企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)對地鐵直流框架保護(hù)工作的重視，完善故障處理措施，進(jìn)而縮短故障的處理時間，優(yōu)化處理效果，促進(jìn)我國交通運(yùn)輸行業(yè)的整體發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[3]林勇，余龍，卜立峰，何遠(yuǎn)毫，常寶波.地鐵供電系統(tǒng)直流開關(guān)網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)技術(shù)探索[J].電工技術(shù)，2018，17：50-52.