地鐵直流系統(tǒng)框架保護(hù)動作問題分析及應(yīng)急措施探討

于志濤

摘 要 地鐵直流牽引供電系統(tǒng)設(shè)置有多種保護(hù)來保障地鐵供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，直流系統(tǒng)框架保護(hù)是其中尤為重要的一種?？蚣鼙Ｗo(hù)可以避免因直流系統(tǒng)內(nèi)部絕緣能力降低等因素造成觸電事故，框架保護(hù)動作造成的影響較大，恢復(fù)時間較長。本文對框架保護(hù)動作的原理及后續(xù)的應(yīng)急措施進(jìn)行了分析闡述。

關(guān)鍵詞 直流系統(tǒng)；框架保護(hù)；應(yīng)急措施

前言

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

1 框架泄露保護(hù)分類

框架泄漏保護(hù)包含電流型框架保護(hù)和電壓型框架保護(hù)。電壓型框架保護(hù)作為電流型框架保護(hù)的后備保護(hù)。

1.1 電流型框架保護(hù)

電流型框架保護(hù)在框架泄露保護(hù)裝置內(nèi)設(shè)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(shè)備外殼，另一端接地。主要監(jiān)測設(shè)備外殼對地的泄漏電流，正常運(yùn)行情況下，電流檢測回路沒有電流流過。當(dāng)有設(shè)備對設(shè)備外殼放電，并達(dá)到整定值后，電流元件動作，聯(lián)跳相應(yīng)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(hù)通常分為整流器柜框架保護(hù)和直流開關(guān)柜框架保護(hù)。

1.2 電壓型框架保護(hù)

電壓型框架保護(hù)裝置內(nèi)設(shè)定一個電壓元件，電壓元件一端接于負(fù)極，另一端接設(shè)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(hù)元件檢測框架對負(fù)極之間的電壓，當(dāng)檢測到的電壓達(dá)到設(shè)定值，并達(dá)到設(shè)定延時后，電壓型框架保護(hù)會啟動聯(lián)跳相應(yīng)斷路器，切斷故障回路?？蚣茈妷罕Ｗo(hù)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(hù)[1]。

2 框架泄露保護(hù)動作影響

2.1 電流型框架保護(hù)影響

以天津地鐵為例，當(dāng)發(fā)生電流型框架保護(hù)動作時，故障變電所全部直流饋線開關(guān)、全部整流機(jī)組35kV開關(guān)跳閘；同時發(fā)出持續(xù)信號給所有直流饋線開關(guān)的聯(lián)跳繼電器，聯(lián)跳相鄰變電所與故障變電所故障直流饋線開關(guān)處于同一供電區(qū)域的直流饋線開關(guān)。同時框架保護(hù)裝置發(fā)出的持續(xù)信號，閉鎖故障變電所與相鄰變電所的直流饋線開關(guān)線路檢測重合閘功能。只有當(dāng)聯(lián)跳信號發(fā)出的變電所故障排除后，即持續(xù)的聯(lián)跳信號消失后，開關(guān)才能夠重新合閘。變電所在電流型框架保護(hù)動作時的聯(lián)跳情況見表1。

2.2 電壓型框架保護(hù)影響

當(dāng)電壓型框架保護(hù)動作時，聯(lián)跳本站所有直流饋線斷路器并閉鎖合閘和重合閘；聯(lián)跳本站2臺35kV整流斷路器及2臺直流進(jìn)線斷路器并閉鎖合閘；聯(lián)跳鄰站同區(qū)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(hù)投入[2]。

3 框架保護(hù)動作發(fā)生后采取的應(yīng)急措施

以天津地鐵6號線為例，當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生框架保護(hù)動作引起設(shè)備跳閘而無法正常合閘時，有3種方式能夠切除聯(lián)跳保護(hù)信號：

第一種方式：采取分閘故障所上網(wǎng)隔離開關(guān)（3111、3121、3131、3141）的方法可以將聯(lián)跳回路切斷，可由綜調(diào)遠(yuǎn)程控制將隔離開關(guān)分閘并遠(yuǎn)程進(jìn)行報警復(fù)歸，之后第一時間合閘越區(qū)隔離開關(guān)實(shí)現(xiàn)越區(qū)大雙邊供電；

第二種方式：變電所值班人員將故障所聯(lián)跳柜柜門上的聯(lián)跳旋鈕旋至撤出位的方法來切斷聯(lián)跳回路，然后合閘越區(qū)隔離開關(guān)實(shí)現(xiàn)越區(qū)大雙邊供電；

第三種方式：變電所值班人員分?jǐn)喙收纤?lián)跳柜聯(lián)跳空開（F11、F12、F13、F14）來切斷聯(lián)跳回路，然后合閘越區(qū)隔離開關(guān)實(shí)現(xiàn)越區(qū)大雙邊供電。

有種情況需要特殊說明一下，當(dāng)故障變電所為無人值守點(diǎn)位時，當(dāng)采取第二、三種方式時則無法第一時間到達(dá)故障變電所切除聯(lián)跳信號，而框架保護(hù)動作的影響較大，需要及時恢復(fù)供電，所以當(dāng)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(diǎn)位或者能更快到達(dá)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(lián)跳旋鈕撤出，將右鄰所PK柜311，312聯(lián)跳旋鈕撤出，合閘越區(qū)隔離開關(guān)，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(lián)跳旋鈕撤出，再將左鄰所PK柜313，314聯(lián)跳旋鈕投入，將右鄰所PK柜311，312旋鈕聯(lián)跳投入。

第二種方式：將左鄰所聯(lián)跳柜聯(lián)跳空開F13、F14分?jǐn)?，將右鄰所?lián)跳柜聯(lián)跳空開F11、F12分?jǐn)?，合閘越區(qū)隔離開關(guān)，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(lián)跳柜聯(lián)跳空開F11、F12、F13、F14分?jǐn)?，再將左鄰所?lián)跳空開F13、F14合閘，將右鄰所聯(lián)跳空開F11、F12合閘。

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

4 結(jié)束語

地鐵直流系統(tǒng)框架保護(hù)動作后會導(dǎo)致故障所及鄰所退出運(yùn)行，中斷地鐵直流系統(tǒng)供電，對運(yùn)營產(chǎn)生影響，此時應(yīng)按照“先通后復(fù)”原則，將信號復(fù)歸后，故障所退出運(yùn)行，合閘故障所越區(qū)隔離開關(guān)，采取接觸軌/網(wǎng)越區(qū)大雙邊供電，恢復(fù)地鐵運(yùn)營，等待夜間停運(yùn)后進(jìn)行故障處理。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙正波，高衛(wèi)忠.地鐵直流牽引系統(tǒng)框架保護(hù)原理及現(xiàn)場應(yīng)急處置[B].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2006，（9）：87-89.

[2] 龐開陽，高勁.直流牽引供電系統(tǒng)框架保護(hù)的運(yùn)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(tǒng)框架保護(hù)應(yīng)急處理及其故障分析[J].華東科技，2013，（4）：239.