靜調(diào)電源柜與列車電氣聯(lián)鎖安全保護(hù)回路技術(shù)改造

摘 要：對(duì)靜調(diào)電源柜與列車電氣聯(lián)鎖安全保護(hù)回路設(shè)計(jì)缺陷，使一次強(qiáng)電回流流入二次控制單元引起拉弧，造成直流開關(guān)瞬時(shí)過流保護(hù)動(dòng)作故障進(jìn)行分析。闡述了電氣聯(lián)鎖保護(hù)回路原理，指出了設(shè)計(jì)安全隱患，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)際情況，提出了技術(shù)改造措施，進(jìn)一步確保了靜調(diào)柜正常穩(wěn)定運(yùn)行，為列車檢修作業(yè)提供可靠的電源保障，保證列車檢修人員及設(shè)備安全。

關(guān)鍵詞：靜調(diào)電源柜；電氣連鎖；保護(hù)回路；列車檢修

引言

地鐵停車場(chǎng)DC 1500V靜調(diào)電源柜，主要用于提供列車檢修供電電源以滿足檢修需要。若靜調(diào)電源柜出現(xiàn)故障，將會(huì)對(duì)列車檢修作業(yè)產(chǎn)生影響，極有可能造成在檢修列車設(shè)備故障，甚至?xí){檢修人員生命安全。

為確保檢修人員與設(shè)備安全，在靜調(diào)電源柜與列車二次控制回路之間設(shè)計(jì)有電氣連鎖回路，起安全保護(hù)作用，該電氣保護(hù)回路是通過靜調(diào)柜柜內(nèi)電源模塊輸出的DC110V電路和列車上的一個(gè)繼電器互鎖來實(shí)現(xiàn)的。

2014年發(fā)生了一起由于DC1500V靜調(diào)電源柜與列車電氣聯(lián)鎖安全保護(hù)回路設(shè)計(jì)缺陷引起直流開關(guān)瞬時(shí)過流保護(hù)動(dòng)作事件，造成列車檢修區(qū)瞬時(shí)失電，影響列車正常檢修維護(hù)。因此，對(duì)靜調(diào)電源柜與列車電氣聯(lián)鎖安全保護(hù)回路設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)行分析研究顯得十分必要。

1 故障案例分析

2014年8月27日，某地鐵停車場(chǎng)211開關(guān)瞬時(shí)過流保護(hù)動(dòng)作，5s后重合閘成功，XFGD1區(qū)瞬時(shí)失電。查看211開關(guān)故障信息及故障錄波情況，其故障電流最大值達(dá)到15250A，超過瞬時(shí)過電流保護(hù)定值6000A，因此可以判斷為開關(guān)保護(hù)正確動(dòng)作。隨后對(duì)由停車場(chǎng)211開關(guān)供電的XFGD1區(qū)進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)19B-2號(hào)靜調(diào)電源柜內(nèi)有大量放電、燒傷痕跡。

經(jīng)過研究分析，認(rèn)為引起本次設(shè)備故障的原因?yàn)椋簽楸Ｗo(hù)人員及設(shè)備安全在靜調(diào)電源柜與列車二次控制回路之間設(shè)有的電氣連鎖回路存在設(shè)計(jì)缺陷，在靜調(diào)柜插頭與列車做好連接進(jìn)行正常使用的過程中，會(huì)導(dǎo)致鋼軌（DC1500V負(fù)極回流通道）與柜內(nèi)電源模塊負(fù)極短接，若同一供電區(qū)存在列車取流，鋼軌作為DC1500V負(fù)極回流通道，必有大電流流過，靜調(diào)柜與列車插接的銅導(dǎo)線電阻遠(yuǎn)小于鋼軌電阻，大電流選擇從小電阻通道由一次強(qiáng)電回路流入二次弱電控制回路，造成電源模塊絕緣擊穿放電拉弧，拉弧時(shí)柜內(nèi)空氣絕緣被電離，柜內(nèi)空氣絕緣瞬間下降，引起柜內(nèi)DC1500V裸露母線對(duì)電源模塊及柜體產(chǎn)生放電，拉弧，導(dǎo)致停車場(chǎng)211開關(guān)瞬時(shí)過流保護(hù)動(dòng)作。

2 技術(shù)分析

2.1 電氣聯(lián)鎖保護(hù)回路原理

靜調(diào)電源柜的作用是給檢修列車提供DC1500V電源，靜調(diào)柜的插頭上有兩路電源，DC1500V主回路電源和DC110V輔助回路電源，在使用過程中，需要人工將靜調(diào)柜的插頭與列車上的插座進(jìn)行連接。為了保護(hù)檢修人員及設(shè)備安全，在靜調(diào)柜與列車之間設(shè)計(jì)有電氣聯(lián)鎖安全保護(hù)回路，在靜調(diào)柜插頭沒有連接到列車插座上時(shí)，靜調(diào)電源柜無法合閘，防止在插頭沒有連接時(shí)送電造成檢修人員人身傷害。在靜調(diào)柜插頭與列車插座連接牢固可靠時(shí)，電氣聯(lián)鎖回路繼電器K6得電，繼電器觸點(diǎn)正常閉合，靜調(diào)柜才能控制合閘給列車進(jìn)行供電（圖1）。

在插頭與列車插座連接牢固的情況下，K6繼電器得電動(dòng)作的條件是列車?yán)^電器KASPS得電，其輔助觸點(diǎn)閉合。而KASPS觸點(diǎn)閉合條件是列車KASPS繼電器線圈得電，此時(shí)開關(guān)電源P2經(jīng)過SPS BOX輸出DC110+至列車KASPS線圈A端，但KASPS繼電器線圈的B端連接在了一次回路回流鋼軌，導(dǎo)致K6中間繼電器線圈回路存在斷點(diǎn)，觸點(diǎn)不能動(dòng)作閉合。

在新線調(diào)試期間，因需要緊急送電供列車調(diào)試使用，靜調(diào)電源柜廠家技術(shù)人員擅自決定將X1：13與回流軌短接，接通KASPS繼電器線圈所在的DC110V回路，使其輔助觸點(diǎn)動(dòng)作閉合，從而接通K6繼電器線圈回路，完成靜調(diào)電源柜合閘功能。同時(shí)，也為后來靜調(diào)電源柜內(nèi)電源模塊的燒損提供了可能。

2.2 存在的隱患分析

從電氣聯(lián)鎖保護(hù)回路原理可以看出，最大的隱患點(diǎn)出現(xiàn)在廠家技術(shù)人員擅自將X1：13與回流軌短接，為一次強(qiáng)電回流流入二次控制單元提供了通道。二次控制單元元器件、線纜的絕緣強(qiáng)度，載流能力，容量遠(yuǎn)小于一次回路，也就是說，只要出現(xiàn)大電流流入的情況，就會(huì)出現(xiàn)二次元件或電纜的燒損、放電，并極有可能造成絕緣擊穿，導(dǎo)致靜調(diào)柜柜內(nèi)一次回路對(duì)二次元件或柜體放電，造成設(shè)備元器件燒毀。

3 技術(shù)改造方案

經(jīng)分析研究得出有以下幾種解決方案：（1）將靜調(diào)柜電源模塊至插頭的DC110V輔助回路去掉，直接短接X1：13和X1：14兩點(diǎn)，可讓靜調(diào)電源柜正常合閘送電。該方案相當(dāng)于取消了電氣聯(lián)鎖安全保護(hù)回路，在插頭沒有插入列車或未與列車可靠連接的情況下，靜調(diào)電源柜均能正常合閘，使得插頭帶電，有可能危及現(xiàn)場(chǎng)檢修人員人身與設(shè)備安全，故不采納。（2）更改列車內(nèi)部接線，使得KASPS線圈A端從靜調(diào)電源柜的電源模塊取DC110V+，且B端不和回流軌連接，而是通過導(dǎo)線連接至電源模塊回流。（3）更改列車內(nèi)部接線，使得KASPS線圈的DC110V+不從靜調(diào)電源柜電源模塊上取電，而是接入列車本身提供的DC110V電源回路。方案（2）、（3）涉及到列車內(nèi)部接線改造問題，供電技術(shù)人員將相關(guān)情況向列車負(fù)責(zé)人員進(jìn)行了說明溝通，考慮到現(xiàn)場(chǎng)存在的較大設(shè)備隱患，在列車內(nèi)部接線暫時(shí)無法改造的前提下，供電技術(shù)人員研究討論形成了第四種解決方案：

對(duì)靜調(diào)電源柜P2開關(guān)電源負(fù)極至與列車連接端子X1：12之間的接線進(jìn)行技術(shù)改造，將原有線徑2.5mm2普通導(dǎo)線更換為線徑為16mm2高絕緣強(qiáng)度的一次線纜，并在該段線纜靠近電源模塊負(fù)極側(cè)加裝空氣開關(guān)，靠近饋出線端子側(cè)加裝熔斷器，如圖2。

在列車檢修人員不使用靜調(diào)電源柜時(shí)將加裝的空氣斷路器打下，斷開靜調(diào)柜電源模塊負(fù)極與鋼軌之間的連接，加裝的熔斷器也可保證在有大電流流入靜調(diào)電源柜電源模塊時(shí)快速熔斷，起到保護(hù)靜調(diào)電源柜的作用。這種技術(shù)方案的意義在于列車內(nèi)部接線無法改變的前提下，能夠保證列車檢修人員及設(shè)備安全，能夠保證正常列車檢修及功能調(diào)試，能夠確保靜調(diào)電源柜的正常運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)靜調(diào)電源柜電氣聯(lián)鎖安全保護(hù)回路進(jìn)行技術(shù)改造后，測(cè)試各項(xiàng)功能正常，經(jīng)長(zhǎng)期在線運(yùn)行監(jiān)測(cè)，確定該技術(shù)改造方法有效可行，改造完成后至今未發(fā)生過故障。

參考文獻(xiàn)

[1]梁旭，張玉尊，張玉琢.地鐵列車靜調(diào)電源柜及其應(yīng)用[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2013，2.