城市軌道交通直流牽引系統(tǒng)框架保護(hù)及絕緣安裝分析

高須賢

摘 要：本文分析地鐵直流框架保護(hù)的重要性及原理，簡述地鐵直流框架絕緣安裝的方法。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通 框架保護(hù) 絕緣安裝

中圖分類號(hào)：TM866 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)1672-3791（2014）08（b）-0049-01

1 直流牽引系統(tǒng)為什么要設(shè)置框架保護(hù)和絕緣安裝

框架保護(hù)是直流供電系統(tǒng)中特有的保護(hù)類型，接觸軌為正極，走行軌為負(fù)極。電流除了從走行軌返回，還可以從大地返回，這樣的雜散電流很大，所以，直流供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)為不接地系統(tǒng)。但是設(shè)備外殼是接地的，如果發(fā)生正極接地，正極通過設(shè)備外殼對(duì)負(fù)極間的短路電流突然增大，鋼軌與車身外殼是相連為負(fù)極的，旅客上下車將有嚴(yán)重的生命危險(xiǎn)?？蚣鼙Ｗo(hù)實(shí)時(shí)檢測對(duì)地絕緣的直流供電設(shè)備正極與接地的柜體之間的絕緣狀況，在斷路情況下，作用于直流斷路器跳閘。直流牽引系統(tǒng)正或負(fù)一極接地沒有什么危害，但是兩級(jí)都接地后對(duì)直流設(shè)備影響很大，可能燒壞直流用電設(shè)備或使直流用電設(shè)備不能正常工作，因此必須進(jìn)行絕緣安裝。

2 直流牽引系統(tǒng)框架保護(hù)原理

2.1 框架保護(hù)分為電壓框架保護(hù)和電流框架保護(hù)兩種

（1）電壓框架保護(hù)采集信號(hào)的對(duì)象是負(fù)極與設(shè)備外殼（地）之間的電位差，在車站裝設(shè)有軌電位限位裝置（短路器），如果負(fù)極對(duì)地電壓升高，即走行軌對(duì)地的電壓升高，軌電位限位裝置直接將鋼軌接地，以保證人生安全，但是，如果電壓達(dá)到整定的值，軌電位限位裝置還沒有將剛軌接地，電壓框架保護(hù)動(dòng)作，所以，電壓型的框架保護(hù)相當(dāng)于軌電位限位裝置的后備保護(hù)。

（2）電流框架保護(hù)采集信號(hào)的對(duì)象是設(shè)備的外殼對(duì)地的泄露電流，包括整流器柜，負(fù)極柜和直流開關(guān)柜。其主要目的是保護(hù)人生的安全。

（3）運(yùn)行過程中，通過判斷檢測到的故障電流和電壓，實(shí)現(xiàn)保護(hù)跳閘切除故障。一般來說，牽引變電所的直流開關(guān)柜、負(fù)極柜與整流器柜絕緣安裝；并采用連接電纜將直流設(shè)備的外殼保護(hù)接地連接成一個(gè)整體，通過負(fù)極柜的電流元件與牽引變電所接地網(wǎng)單點(diǎn)相連。

3 直流牽引系統(tǒng)框架保護(hù)可靠性提高

在軌道交通運(yùn)營幾年后，會(huì)發(fā)生框架保護(hù)誤動(dòng)作的現(xiàn)象。目前框架保護(hù)采用低阻框架保護(hù)裝置，直流牽引供電系統(tǒng)如果在直流設(shè)備內(nèi)發(fā)生正極對(duì)殼體的泄露，短路電流會(huì)經(jīng)過殼體、地、軌-地泄露電阻或排流二極管、軌道電位限制裝置流回負(fù)極母線，這種泄露故障最初一般的短路電流都不大，但如果不及時(shí)清除，事故會(huì)逐漸發(fā)展擴(kuò)大，短路電流可能由最初的幾十安培上升到幾萬安培。因此為保護(hù)直流設(shè)備設(shè)置專門保護(hù)裝置，以在泄露初期就及時(shí)快速將故障清除，同時(shí)也帶來了框架保護(hù)的高靈敏性，一旦該裝置內(nèi)受潮或粉塵侵入，本所內(nèi)整流機(jī)組高壓側(cè)斷路器及所有直流斷路器跳閘，并聯(lián)跳同一供電區(qū)的相鄰牽引變電所直流斷路器，并閉鎖本所、相鄰牽引變電所直流斷路器。

4 直流牽引系統(tǒng)設(shè)備絕緣安裝

由于地鐵牽引供電采用直流電源，當(dāng)牽引電源正、負(fù)極不采取絕緣措施與大地接觸后，電流流入埋地金屬，再從埋地金屬體流出，進(jìn)入大地或水中，因?yàn)殡娏髁鞒霾课怀蔀殛枠O，則在電流流出部位發(fā)生激烈的腐蝕。鑒于地鐵結(jié)構(gòu)的特殊性，為防止雜散電流對(duì)地鐵隧道結(jié)構(gòu)金屬（鋼筋及預(yù)埋金屬管線等）進(jìn)行腐蝕，更是為了防止正極與地產(chǎn)生電位差造成安全隱患，牽引系統(tǒng)的正、負(fù)極配電柜均采用對(duì)地絕緣安裝。

設(shè)備基礎(chǔ)槽鋼找平焊接完成后，對(duì)各焊點(diǎn)及基礎(chǔ)支撐進(jìn)行打磨和防腐處理。焊點(diǎn)及基礎(chǔ)支撐均應(yīng)先刷一次防銹漆，然后再刷兩遍富鋅漆。對(duì)于濕度較大的地下站設(shè)備間，槽鋼基礎(chǔ)的焊點(diǎn)及基礎(chǔ)支撐除做以上處理外，還應(yīng)再刷一層封閉漆。

由于基礎(chǔ)表面漆層平整度誤差較大，應(yīng)進(jìn)行二次處理，并利用平整度儀檢測。檢測合格后，用吸塵器清理漆屑及灰塵，并用無水酒精和脫脂棉對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行第一次清洗。拆除絕緣板下底面的保護(hù)膜，用濕毛巾對(duì)絕緣板進(jìn)行初步清潔。待絕緣板表面干燥后，用無水酒精和脫脂棉再次對(duì)絕緣板進(jìn)行清洗。

為保證設(shè)備安裝后的絕緣要求，安裝絕緣板時(shí)其外緣應(yīng)超出槽鋼基礎(chǔ)輪廓。根據(jù)750 V直流配電系統(tǒng)的最小絕緣距離要求（靜態(tài)絕緣最小距離為25 mm），在絕緣板底面繪制安裝邊線。

在槽鋼基礎(chǔ)上表面涂刷強(qiáng)力膠，嚴(yán)格按絕緣板上繪制的安裝邊線把絕緣板與基礎(chǔ)槽鋼粘合、固定。然后，在絕緣板與基礎(chǔ)槽鋼粘接縫隙處涂刷封閉膠。在柜體安裝完成后，用吸塵器對(duì)配電柜內(nèi)部進(jìn)行二次清理，施工中遺留的金屬廢料、鐵屑及灰塵應(yīng)作為重點(diǎn)清理對(duì)象。清理完成后，除去絕緣板上表面的保護(hù)膜，再用無水酒精對(duì)絕緣板進(jìn)行二次清理。最后，用1000 V絕緣電阻表對(duì)柜體進(jìn)行絕緣測試。最小絕緣阻值不得小于2 MΩ。

目前，新建地鐵工程設(shè)備安裝時(shí)，地下設(shè)備房間非常潮濕，直流設(shè)備絕緣安裝后，由于潮濕問題，絕緣值往往達(dá)不到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)2 MΩ的要求。在設(shè)備帶電前，需要采用許多特別手段，如用抽濕機(jī)對(duì)變電所進(jìn)行除濕，用吹風(fēng)機(jī)（熱風(fēng)）對(duì)絕緣板進(jìn)行吹風(fēng)干燥等方法進(jìn)行處理。

另外在地鐵建設(shè)及運(yùn)行中，會(huì)產(chǎn)生許多塵土和金屬微顆粒，可能會(huì)附著到絕緣板和開關(guān)柜的縫隙中，影響直流設(shè)備的絕緣。另外絕緣板絕緣性能隨著時(shí)間增長也會(huì)逐漸老化降低，這些也都是影響絕緣安裝性能降低的原因。

5 結(jié)語

框架絕緣的良好狀態(tài)是杜絕發(fā)生各種短路或者接地故障，是保護(hù)人身和設(shè)備安全的保證。在施工過程中可以用絕緣搖表對(duì)其絕緣安裝進(jìn)行試驗(yàn)，如有不合格的找出其原因按上述步驟進(jìn)行處理，以達(dá)到體框架的對(duì)地絕緣不得小于2 MΩ（用1000 V兆歐表測）的標(biāo)準(zhǔn)。

在發(fā)電驗(yàn)收時(shí)，確因（土建未交工、地下潮濕）環(huán)境惡劣條件影響，設(shè)備絕緣由安裝初期達(dá)標(biāo)，到放置一段時(shí)間后，絕緣電阻暫時(shí)不能達(dá)到2 MΩ的絕緣安裝，通常采用以絕緣電阻是否達(dá)到50 kΩ（750 V）或100 kΩ（1500 V），做為是否投入臨時(shí)運(yùn)行依據(jù)，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，此數(shù)值能保證安全運(yùn)行。但在現(xiàn)場應(yīng)采取加大除濕、通風(fēng)力度，努力改變潮濕狀態(tài)、定期進(jìn)行測試的措施，隨著運(yùn)行時(shí)間延長、潮濕度改善后絕緣電阻會(huì)逐漸增加，直到達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求。

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