城市軌道交通（單軌）接地漏電保護(hù)故障定位探析

梁焜 姚永高

摘? 要：中國(guó)各大城市紛紛加大了城市軌道交通的建設(shè)力度。其選用的軌道交通形式也多種多樣。以重慶為例，結(jié)合重慶路窄、彎多、坡陡等地理特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)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(duì)乘客安全提出了新的要求。該文將以重慶軌道交通二、三號(hào)線多年的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，分析跨座式單軌在接地漏電保護(hù)方面面臨的問(wèn)題，并闡述提高接地漏電保護(hù)故障定位，迅速排除故障恢復(fù)運(yùn)營(yíng)的措施。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通（單軌）;接地漏電保護(hù);故障定位應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)：TE54? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 現(xiàn)有的跨座式單軌接地漏電保護(hù)方式及原理

單軌列車車體為金屬導(dǎo)電體，如果列車高壓供電回路中發(fā)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(dāng)列車車體帶電進(jìn)站時(shí)，列車車體與車站站臺(tái)之間存在電位差，此時(shí)乘車人員上下列車時(shí)會(huì)產(chǎn)生跨步電壓，有產(chǎn)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(shè)置GR接地保護(hù);同時(shí)在供電系統(tǒng)變電所設(shè)置64D接地漏電保護(hù)。

1.1 單軌列車GR接地漏電保護(hù)

單軌列車為防止其內(nèi)部高壓回路漏電或其他原因?qū)е萝圀w帶電，特在車輛外殼與高壓回路負(fù)極端裝設(shè)接地繼電器（電壓繼電器），通過(guò)檢測(cè)對(duì)應(yīng)電壓情況，當(dāng)達(dá)到100 V保護(hù)定值瞬間切斷列車供電，從而保證乘客上下列車時(shí)的安全。

1.2 供電系統(tǒng)64D接地漏電保護(hù)

供電系統(tǒng)在全線所有牽引變電所負(fù)極母線與大地之間設(shè)置一套64D接地漏電保護(hù)裝置，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)應(yīng)的電壓情況，當(dāng)達(dá)到200 V保護(hù)定值延時(shí)30 ms斷開本所所有正極饋線斷路器并聯(lián)跳相鄰變電所對(duì)應(yīng)正極饋線斷路器。

2 現(xiàn)有的跨座式單軌接地漏電保護(hù)面臨的問(wèn)題

2.1 列車GR接地漏電保護(hù)面臨的問(wèn)題

由于列車GR接地漏電保護(hù)采用電壓型繼電器作為保護(hù)元器件，當(dāng)某一輛列車出現(xiàn)漏電故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致全線進(jìn)站列車都發(fā)出GR故障告警，此時(shí)無(wú)法準(zhǔn)確區(qū)分故障車輛與非故障車輛?，F(xiàn)有的方法只能要求全部告警列車降弓，然后逐個(gè)列車升弓，從而確定故障列車。此方式將嚴(yán)重影響故障處理時(shí)間從而影響列車的正常運(yùn)營(yíng)。

2.2 供電系統(tǒng)64D接地漏電保護(hù)裝置面臨的問(wèn)題

由于城市軌道交通供電系統(tǒng)變電所為并列運(yùn)行方式，當(dāng)線路上出現(xiàn)正極接地故障時(shí)，全線變電所64D接地漏電保護(hù)都會(huì)檢測(cè)到并跳閘，導(dǎo)致全線牽引供電中斷。

由于引起64D保護(hù)動(dòng)作的故障原因很多，加之無(wú)故障定位的手段，導(dǎo)致故障時(shí)需花費(fèi)大量的人力物力及時(shí)間進(jìn)行排查。根據(jù)14年運(yùn)營(yíng)所遇的接地漏電保護(hù)動(dòng)作故障案例分析：全線或部分區(qū)段64D接地漏電保護(hù)動(dòng)作后，影響運(yùn)營(yíng)時(shí)間都在30 min～60 min;其中三號(hào)線發(fā)生的一處由于上網(wǎng)電纜受損造成高阻接地，引發(fā)間歇性全線64D接地漏電保護(hù)動(dòng)作，此故障總共花費(fèi)近48小時(shí)，多部門投入大量的人力物力進(jìn)行全系統(tǒng)的人工排查，嚴(yán)重影響了正常運(yùn)營(yíng)組織。

3 提高跨座式單軌接地漏電保護(hù)故障定位的措施

現(xiàn)有跨座式單軌接地漏電保護(hù)問(wèn)題在于如何快速精確故障定位，結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備設(shè)施現(xiàn)狀制定相應(yīng)的措施。

3.1 列車GR接地漏電保護(hù)改進(jìn)措施

通過(guò)對(duì)多年若干起列車GR接地漏電保護(hù)事件分析：GR接地漏電保護(hù)動(dòng)作分為區(qū)間運(yùn)行列車GR保護(hù)和站內(nèi)列車GR保護(hù)，其中站內(nèi)列車GR保護(hù)發(fā)生數(shù)量達(dá)97%，而且其影響范圍也是最大。至于區(qū)間運(yùn)行列車GR保護(hù)多為該列車單車故障。因此重點(diǎn)是如何解決站內(nèi)列車GR保護(hù)的故障定位。

站內(nèi)和區(qū)間的重要區(qū)別在于為了保證乘客安全，在軌道上裝設(shè)了車體接地板，當(dāng)車輛進(jìn)站時(shí)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(shí)的安全。因此改進(jìn)措施分別為：1）在車體接地板接地回路中串聯(lián)單向?qū)ㄑb置;2）車體接地板需與軌道絕緣安裝。具體功能見表1。

當(dāng)故障列車發(fā)生接地故障時(shí)，故障車會(huì)發(fā)出GR告警，同時(shí)對(duì)應(yīng)的車站單向?qū)ㄑb置將車體接地，確保了乘客安全并發(fā)出告警，而其他車站列車由于對(duì)應(yīng)車站導(dǎo)通裝置的隔離，不會(huì)誤報(bào)GR告警，從而達(dá)到了故障列車的精準(zhǔn)定位。

3.2 供電系統(tǒng)64D接地漏電保護(hù)裝置故障定位改進(jìn)措施

供電系統(tǒng)64D接地漏電保護(hù)要對(duì)十幾公里上的接地故障進(jìn)行精確定位這是非常困難的，但定位在一個(gè)區(qū)段卻是可行的，這里就要引入?yún)^(qū)段式接地漏電保護(hù)。

在變電所正極饋線開關(guān)和負(fù)極隔離開關(guān)處分別加裝電流測(cè)量元件，對(duì)饋線正負(fù)極電流進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)基爾霍夫電流定律：所有進(jìn)入某節(jié)點(diǎn)的電流的總和等于所有離開這節(jié)點(diǎn)的電流的總和。理論上正常運(yùn)行時(shí)SA+所測(cè)電流與SA-所測(cè)電流相同;若SA+利用該定律即可設(shè)置區(qū)段式接地漏電保護(hù)，當(dāng)SA+所測(cè)電流與SA-所測(cè)電流差值大于整定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作于故障區(qū)段相應(yīng)斷路器跳閘，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)段接地漏電保護(hù)的故障定位。

根據(jù)區(qū)段式接地漏電保護(hù)原理，需將現(xiàn)有的64D接地漏電保護(hù)中的電壓型接地繼電器改為電流型接地繼電器;并對(duì)其二次保護(hù)回路進(jìn)行相應(yīng)改造，從而實(shí)現(xiàn)當(dāng)線路上出現(xiàn)正極接地故障時(shí)，區(qū)段式接地漏電保護(hù)區(qū)段故障定位功能。

當(dāng)線路上發(fā)生正極接地故障并達(dá)到保護(hù)定值，接地漏電保護(hù)會(huì)啟動(dòng)并延時(shí)跳閘;在延時(shí)期間，根據(jù)微機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各饋線正負(fù)極電流差值鎖定故障區(qū)段并斷開其對(duì)應(yīng)的斷路器，切除故障;如在延時(shí)期間接地故障未有效切除，接地漏電保護(hù)動(dòng)作斷開本所所有正極饋線斷路器并聯(lián)跳臨所對(duì)應(yīng)正極饋線開關(guān)。

為實(shí)現(xiàn)區(qū)段式接地漏電保護(hù)選擇性，采用反時(shí)限跳閘曲線，利用故障電流越大，跳閘時(shí)間越短，故障電流越小，跳閘時(shí)間越長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)的分級(jí)控制。越靠近故障點(diǎn)的斷路器其提供故障電流越大，正負(fù)極之間測(cè)量電流差越大，故障跳閘時(shí)其最先動(dòng)作;越遠(yuǎn)離故障點(diǎn)的斷路器其提供故障電流越小，正負(fù)極之間測(cè)量電流差越小，故障跳閘時(shí)其最后動(dòng)作;通過(guò)這種時(shí)間差的配合達(dá)到保護(hù)功能的選擇性。

4 結(jié)語(yǔ)

該文通過(guò)對(duì)實(shí)際運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)的各種接地漏電事故事件進(jìn)行分析，以問(wèn)題為導(dǎo)向，從現(xiàn)有的各種接地漏電保護(hù)的原理入手，制定對(duì)應(yīng)的改進(jìn)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(qū)段，確保線路的正常運(yùn)營(yíng)。

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