城市軌道交通（單軌）接地漏電保護故障定位探析

梁焜 姚永高

摘? 要：中國各大城市紛紛加大了城市軌道交通的建設力度。其選用的軌道交通形式也多種多樣。以重慶為例，結合重慶路窄、彎多、坡陡等地理特點，在國內首次引入了日本的跨座式單軌軌道交通。由于跨座式單軌軌道為鋼筋水泥、列車為橡膠輪胎，這就對乘客安全提出了新的要求。該文將以重慶軌道交通二、三號線多年的運營經驗為基礎，分析跨座式單軌在接地漏電保護方面面臨的問題，并闡述提高接地漏電保護故障定位，迅速排除故障恢復運營的措施。

關鍵詞：城市軌道交通（單軌）;接地漏電保護;故障定位應用分析

中圖分類號：TE54? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

1 現有的跨座式單軌接地漏電保護方式及原理

單軌列車車體為金屬導電體，如果列車高壓供電回路中發生直流正極接地或線纜絕緣不良，則列車車體即為高壓帶電體;當列車車體帶電進站時，列車車體與車站站臺之間存在電位差，此時乘車人員上下列車時會產生跨步電壓，有產生人員觸電身亡的可能，危及乘車人員的人身安全。為保證乘車人員的人身安全，在輕軌列車車體上設置GR接地保護;同時在供電系統變電所設置64D接地漏電保護。

1.1 單軌列車GR接地漏電保護

單軌列車為防止其內部高壓回路漏電或其他原因導致車體帶電，特在車輛外殼與高壓回路負極端裝設接地繼電器（電壓繼電器），通過檢測對應電壓情況，當達到100 V保護定值瞬間切斷列車供電，從而保證乘客上下列車時的安全。

1.2 供電系統64D接地漏電保護

供電系統在全線所有牽引變電所負極母線與大地之間設置一套64D接地漏電保護裝置，通過實時監測對應的電壓情況，當達到200 V保護定值延時30 ms斷開本所所有正極饋線斷路器并聯跳相鄰變電所對應正極饋線斷路器。

2 現有的跨座式單軌接地漏電保護面臨的問題

2.1 列車GR接地漏電保護面臨的問題

由于列車GR接地漏電保護采用電壓型繼電器作為保護元器件，當某一輛列車出現漏電故障時，會導致全線進站列車都發出GR故障告警，此時無法準確區分故障車輛與非故障車輛。現有的方法只能要求全部告警列車降弓，然后逐個列車升弓，從而確定故障列車。此方式將嚴重影響故障處理時間從而影響列車的正常運營。

2.2 供電系統64D接地漏電保護裝置面臨的問題

由于城市軌道交通供電系統變電所為并列運行方式，當線路上出現正極接地故障時，全線變電所64D接地漏電保護都會檢測到并跳閘，導致全線牽引供電中斷。

由于引起64D保護動作的故障原因很多，加之無故障定位的手段，導致故障時需花費大量的人力物力及時間進行排查。根據14年運營所遇的接地漏電保護動作故障案例分析：全線或部分區段64D接地漏電保護動作后，影響運營時間都在30 min～60 min;其中三號線發生的一處由于上網電纜受損造成高阻接地，引發間歇性全線64D接地漏電保護動作，此故障總共花費近48小時，多部門投入大量的人力物力進行全系統的人工排查，嚴重影響了正常運營組織。

3 提高跨座式單軌接地漏電保護故障定位的措施

現有跨座式單軌接地漏電保護問題在于如何快速精確故障定位，結合現有設備設施現狀制定相應的措施。

3.1 列車GR接地漏電保護改進措施

通過對多年若干起列車GR接地漏電保護事件分析：GR接地漏電保護動作分為區間運行列車GR保護和站內列車GR保護，其中站內列車GR保護發生數量達97%，而且其影響范圍也是最大。至于區間運行列車GR保護多為該列車單車故障。因此重點是如何解決站內列車GR保護的故障定位。

站內和區間的重要區別在于為了保證乘客安全，在軌道上裝設了車體接地板，當車輛進站時列車上的車體接地裝置與車體接地板連接并接地，確保乘客上下列車時的安全。因此改進措施分別為：1）在車體接地板接地回路中串聯單向導通裝置;2）車體接地板需與軌道絕緣安裝。具體功能見表1。

當故障列車發生接地故障時，故障車會發出GR告警，同時對應的車站單向導通裝置將車體接地，確保了乘客安全并發出告警，而其他車站列車由于對應車站導通裝置的隔離，不會誤報GR告警，從而達到了故障列車的精準定位。

3.2 供電系統64D接地漏電保護裝置故障定位改進措施

供電系統64D接地漏電保護要對十幾公里上的接地故障進行精確定位這是非常困難的，但定位在一個區段卻是可行的，這里就要引入區段式接地漏電保護。

在變電所正極饋線開關和負極隔離開關處分別加裝電流測量元件，對饋線正負極電流進行測量，根據基爾霍夫電流定律：所有進入某節點的電流的總和等于所有離開這節點的電流的總和。理論上正常運行時SA+所測電流與SA-所測電流相同;若SA+利用該定律即可設置區段式接地漏電保護，當SA+所測電流與SA-所測電流差值大于整定值時，保護動作于故障區段相應斷路器跳閘，從而實現區段接地漏電保護的故障定位。

根據區段式接地漏電保護原理，需將現有的64D接地漏電保護中的電壓型接地繼電器改為電流型接地繼電器;并對其二次保護回路進行相應改造，從而實現當線路上出現正極接地故障時，區段式接地漏電保護區段故障定位功能。

當線路上發生正極接地故障并達到保護定值，接地漏電保護會啟動并延時跳閘;在延時期間，根據微機實時監測各饋線正負極電流差值鎖定故障區段并斷開其對應的斷路器，切除故障;如在延時期間接地故障未有效切除，接地漏電保護動作斷開本所所有正極饋線斷路器并聯跳臨所對應正極饋線開關。

為實現區段式接地漏電保護選擇性，采用反時限跳閘曲線，利用故障電流越大，跳閘時間越短，故障電流越小，跳閘時間越長來實現保護的分級控制。越靠近故障點的斷路器其提供故障電流越大，正負極之間測量電流差越大，故障跳閘時其最先動作;越遠離故障點的斷路器其提供故障電流越小，正負極之間測量電流差越小，故障跳閘時其最后動作;通過這種時間差的配合達到保護功能的選擇性。

4 結語

該文通過對實際運營中出現的各種接地漏電事故事件進行分析，以問題為導向，從現有的各種接地漏電保護的原理入手，制定對應的改進方案，在保障乘客人身安全的前提下，迅速定位故障列車和區段，確保線路的正常運營。

參考文獻

[1]孔令洋.城市軌道交通系統型式選擇研究[D].北京交通大學，2009：5.

[2]沈羽康.磁浮上海線的運營分析及在長線中的改進[D].復旦大學，2009：5.

[3]劉穎.我國首條自主研發中低速磁懸浮鐵路長沙開建[N].湖南日報，2014-05-17.

[4]張目然.直流牽引系統雜散電流及軌電位相關問題的研究[D].華南理工大學，2012：10.

[5]李國欣.直流牽引回流系統分析及軌電位相關問題研究[D].中國礦業大學，2010：6.

[6]張棟梁.城市軌道交通直流牽引回流系統防護技術研究[D].中國礦業大學，2012：3.

[7]張云太.城市軌道交通第四回流軌牽引供電技術[J].現代城市軌道交通，2011（4）：8-10.