地鐵直流系統框架保護動作問題分析及應急措施探討

于志濤

摘 要 地鐵直流牽引供電系統設置有多種保護來保障地鐵供電系統的安全運行，直流系統框架保護是其中尤為重要的一種。框架保護可以避免因直流系統內部絕緣能力降低等因素造成觸電事故，框架保護動作造成的影響較大，恢復時間較長。本文對框架保護動作的原理及后續的應急措施進行了分析闡述。

關鍵詞 直流系統；框架保護；應急措施

前言

在地鐵牽引供電系統中，正線的正常運行方式為雙邊供電，即任何一個供電區間同時從兩側牽引變電所取得兩路電源。接觸線（接觸軌）為正極，鋼軌為負極，直流系統設備的框架（設備外殼）是對地絕緣安裝的，接地方式為直流設備與接地母排連接后集中單點接地。為了防止直流設備內部發生泄露或絕緣損壞閃絡對人體或設備造成危害時，直流系統設置了框架泄漏保護來切斷直流開關。

1 框架泄露保護分類

框架泄漏保護包含電流型框架保護和電壓型框架保護。電壓型框架保護作為電流型框架保護的后備保護。

1.1 電流型框架保護

電流型框架保護在框架泄露保護裝置內設定有一個電流元件，電流元件主要包括分流器和電流檢測元件，一端接設備外殼，另一端接地。主要監測設備外殼對地的泄漏電流，正常運行情況下，電流檢測回路沒有電流流過。當有設備對設備外殼放電，并達到整定值后，電流元件動作，聯跳相應斷路器，切斷故障回路，迅速切除并可靠地隔離故障。電流型框架保護通常分為整流器柜框架保護和直流開關柜框架保護。

1.2 電壓型框架保護

電壓型框架保護裝置內設定一個電壓元件，電壓元件一端接于負極，另一端接設備外殼，電壓元件等價于檢測的是鋼軌對地之間的電壓。電壓保護元件檢測框架對負極之間的電壓，當檢測到的電壓達到設定值，并達到設定延時后，電壓型框架保護會啟動聯跳相應斷路器，切斷故障回路。框架電壓保護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[1]。

2 框架泄露保護動作影響

2.1 電流型框架保護影響

以天津地鐵為例，當發生電流型框架保護動作時，故障變電所全部直流饋線開關、全部整流機組35kV開關跳閘；同時發出持續信號給所有直流饋線開關的聯跳繼電器，聯跳相鄰變電所與故障變電所故障直流饋線開關處于同一供電區域的直流饋線開關。同時框架保護裝置發出的持續信號，閉鎖故障變電所與相鄰變電所的直流饋線開關線路檢測重合閘功能。只有當聯跳信號發出的變電所故障排除后，即持續的聯跳信號消失后，開關才能夠重新合閘。變電所在電流型框架保護動作時的聯跳情況見表1。

2.2 電壓型框架保護影響

當電壓型框架保護動作時，聯跳本站所有直流饋線斷路器并閉鎖合閘和重合閘；聯跳本站2臺35kV整流斷路器及2臺直流進線斷路器并閉鎖合閘；聯跳鄰站同區域的直流饋線斷路器并閉鎖重合閘，不閉鎖合閘。

目前，天津地鐵各條線路均未將電壓型框架保護投入[2]。

3 框架保護動作發生后采取的應急措施

以天津地鐵6號線為例，當直流系統發生框架保護動作引起設備跳閘而無法正常合閘時，有3種方式能夠切除聯跳保護信號：

第一種方式：采取分閘故障所上網隔離開關（3111、3121、3131、3141）的方法可以將聯跳回路切斷，可由綜調遠程控制將隔離開關分閘并遠程進行報警復歸，之后第一時間合閘越區隔離開關實現越區大雙邊供電；

第二種方式：變電所值班人員將故障所聯跳柜柜門上的聯跳旋鈕旋至撤出位的方法來切斷聯跳回路，然后合閘越區隔離開關實現越區大雙邊供電；

第三種方式：變電所值班人員分斷故障所聯跳柜聯跳空開（F11、F12、F13、F14）來切斷聯跳回路，然后合閘越區隔離開關實現越區大雙邊供電。

有種情況需要特殊說明一下，當故障變電所為無人值守點位時，當采取第二、三種方式時則無法第一時間到達故障變電所切除聯跳信號，而框架保護動作的影響較大，需要及時恢復供電，所以當人員無法第一時間趕到故障變電所時，同時故障所的左右臨近牽引所為有人值守點位或者能更快到達時，可以采取如下兩種方式：

第一種方式：將左鄰所PK柜313，314聯跳旋鈕撤出，將右鄰所PK柜311，312聯跳旋鈕撤出，合閘越區隔離開關，由左鄰所及右鄰所雙邊供電。同時安排搶險人員趕往故障所，將故障所PK柜311，312，313，314聯跳旋鈕撤出，再將左鄰所PK柜313，314聯跳旋鈕投入，將右鄰所PK柜311，312旋鈕聯跳投入。

第二種方式：將左鄰所聯跳柜聯跳空開F13、F14分斷，將右鄰所聯跳柜聯跳空開F11、F12分斷，合閘越區隔離開關，由左鄰所及右鄰所雙邊供電。同時安排搶險人員趕往故障所，將故障所聯跳柜聯跳空開F11、F12、F13、F14分斷，再將左鄰所聯跳空開F13、F14合閘，將右鄰所聯跳空開F11、F12合閘。

在故障發生后，搶險人員趕到現場的速度決定了故障恢復的時間，所以在平時應該多組織值班人員進行相關跑位演練以提高處理故障的效率，以練代訓，將影響降到最低[3]。

4 結束語

地鐵直流系統框架保護動作后會導致故障所及鄰所退出運行，中斷地鐵直流系統供電，對運營產生影響，此時應按照“先通后復”原則，將信號復歸后，故障所退出運行，合閘故障所越區隔離開關，采取接觸軌/網越區大雙邊供電，恢復地鐵運營，等待夜間停運后進行故障處理。

參考文獻

[1] 趙正波，高衛忠.地鐵直流牽引系統框架保護原理及現場應急處置[B].鐵道標準設計，2006，（9）：87-89.

[2] 龐開陽，高勁.直流牽引供電系統框架保護的運行分析及探討[J].地鐵科技，2002，（2）：37.

[3] 李良.地鐵直流牽引供電系統框架保護應急處理及其故障分析[J].華東科技，2013，（4）：239.