地鐵直流供電系統框架保護的應用和故障處置措施

張凱強

摘 要：現階段，隨著我國城市化腳步的加快，我國的交通行業也越來越繁榮，地鐵作為我國城市軌道交通的重要組成部分，其供電系統的穩定運行直接決定著地鐵的安全運營和人們的出行安全。為此，下文就地鐵直流供電系統框架保護故障、框架泄漏保護的特征以及地鐵直流供電系統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的安全、可靠運行起到一定的參考作用。

關鍵詞：地鐵直流供電系統;框架保護;應用;故障處置

1、引言

我國地鐵在供電系統框架保護方面，通常情況下，采取的都是低阻框架保護裝置，在直流系統中設置了直流框架保護，直流開關帶電設備一旦對直流柜造成漏電或絕緣損壞，框架保護動作可使直流開關跳閘并有效切除故障，從而保護設備的安全。因此，研究地鐵直流供電系統設置框架保護的原因和相應的故障處理措施具有至關重要的現實意義。

2、地鐵直流供電系統框架保護故障的簡單分析

目前，根據保護動作的類型，直流框架保護可分為電壓模式和電流模式。電壓模式指的是后備保護措施，電流模式則主要指的是一種保護手段。一般情況下，電壓型框架保護也可以實現對軌道電位限制裝置進行后備保護。電流型框架保護在實際應用的過程中，其應用原理是：通過檢測泄漏電流，然后觸發保護器對其進行保護。當設備絕緣狀況發生變化時，一旦泄漏電流達到設定值，電流模式框架保護系統將自動采取保護措施，切斷電路開關，引起跳閘，避免危險事故的發生。電壓型框架保護是通過測量備用負極與設備框架之間的電壓，當電壓超過一定值時啟動保護措施而建立的。事實上，電壓型框架保護設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、直流牽引系統設置框架保護的主要原因

直流牽引系統設置框架保護的原因主要有以下幾點：第一，直流系統中的正負極以及直流牽引系統設置框架發生短路，導致故障問題;第二，直流牽引系統設置框架的多點接地，導致系統出現端短路，造成故障，或者是系統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導致故障;第四，系統中的電流元件、電壓元件的故障。

4、框架泄漏保護的特征

直流框架保護從類型上來講可以分成電流型和電壓型。其中，電流型框架保護主要指的是通過檢測設備外殼對地的電流，判斷故障電流，當故障電流達到整定值時，相應整流機組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。當直流饋出斷路器對應框架漏電保護動作聯跳后，可在變電所通過PSCADA遠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遠程恢復故障信號。現場故障排除后，在各斷路器恢復運行前，可手動恢復故障信號。

電壓型框架保護則主要是用于檢測設備外殼與直流設備負極之間的電壓，在實際檢測的過程中，因為所產生的電阻太小，可以不予計較，故而，在電壓型框架保護下，設備的外殼可以考慮直接接地，鋼軌與直流設備的負母線相連，電壓型檢測到的電壓對應于軌地之間的電壓。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，供電系統設置了排流柜，在排流柜不工作時，電流元件的后備保護工作主要由電壓元件來完成。

5、地鐵直流供電系統框架的故障處置措施

5.1框架保護動作的故障處理措施

例如，第一，在直流系統的正負極以及框架發生短路故障時，工作人員首先做得就是在直流電流的正負極，對系統框架的邊緣進行測試，進而查找故障點，框架保護動作的故障，通常查找起來還較為容易;第二，在框架多點接地且整體絕緣出現問題時，工作人員就需要明確外界環境變化，即直流系統發生短路故障或雜散電流等原因對框架保護動作的影響，然后再斷開直流設備框架單點接地點連接的電纜或螺栓，對直流供電系統的鋼架和接地網的邊緣進行測試，根據邊緣電阻的數值判斷框架的故障問題，如果數值接近于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，將系統的負極柜、整流器柜、直流開關柜框架連接的電纜或螺栓斷開，分別進行負極柜、整流器柜、直流開關柜框架對地進行絕緣測試;第四，對于邊緣故障問題，工作人員要先進行框架對地的全部安裝螺栓的拆除工作，然后再進行清潔;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電壓元件進行校驗，更換故障元件或按照整定值進行調節。

5.2框架保護故障的預防措施

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

6、結束語

綜上所述，地鐵直流框架保護的主要內容是保護直流牽引系統設備，對于維護地鐵供電系統的穩定性，保證地鐵的正常運行等方面起著十分重要的作用。因此，相關供電企業應該加強對地鐵直流框架保護工作的重視，完善故障處理措施，進而縮短故障的處理時間，優化處理效果，促進我國交通運輸行業的整體發展。

參考文獻

[1]李毅.地鐵直流供電系統框架保護的應用及故障處置[J].電氣化鐵道，2018，2901：72-74.

[2]牛二兵.直流框架保護故障恢復方式優化[J].電氣化鐵道，2018，2903：48-50.

[3]林勇，余龍，卜立峰，何遠毫，常寶波.地鐵供電系統直流開關網絡化保護技術探索[J].電工技術，2018，17：50-52.