地鐵智能信號電源屏前端漏電流監(jiān)測設(shè)置情況探討

李雪征

摘 ?要：隨著我國城市軌道交通的迅猛發(fā)展，信號系統(tǒng)作為城市軌道交通工程中重要的組成部分，對行車的安全、正點、高效的運行起著至關(guān)重要的作用，而智能信號電源屏為信號系統(tǒng)提供運行所需要的電能。監(jiān)測系統(tǒng)對各個供電回路的電壓、電流等指標(biāo)進(jìn)行實時的采集和整理，對檢測結(jié)果進(jìn)行判斷，嚴(yán)重的話系統(tǒng)會立即生成警報，提示使用者進(jìn)行復(fù)查或者啟用備用系統(tǒng)。所以對智能電源屏漏電流的監(jiān)測就顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞：地鐵;信號系統(tǒng);電源屏;漏電流

鐵路信號電源屏監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)立，是為了對各個供電回路的電壓、電流等指標(biāo)進(jìn)行實時的采集和整理，通過對這些數(shù)據(jù)的分析，來判斷各個系統(tǒng)和接觸器的使用狀態(tài)是否正常。在日常的使用過程中一但出現(xiàn)數(shù)據(jù)溢出或者異常的情況，檢測系統(tǒng)就會就其檢測結(jié)果進(jìn)行判斷，嚴(yán)重的話系統(tǒng)會立即生成警報，提示使用者進(jìn)行復(fù)查或者啟用備用系統(tǒng)。值得一提的是，檢測系統(tǒng)的電力來源于智能電源屏的直流電，如果整個電網(wǎng)停電，那么監(jiān)控系統(tǒng)也無法工作，從而失去對異常數(shù)據(jù)和故障的監(jiān)控作用。

一、智能電源屏的組成

信號智能電源屏的組成分為了兩個部分，第一個是能源部，也就是我們俗稱的供電設(shè)備，這部分是向整個信號和指揮系統(tǒng)24小時連續(xù)提供電源的核心設(shè)備;第二個是監(jiān)測系統(tǒng)，這個監(jiān)視系統(tǒng)是為了保證供電系統(tǒng)的正常運行而設(shè)立的。信號電源屏的種類成百上千，但是就其組成的原理和結(jié)構(gòu)來看幾乎是一致的。在生產(chǎn)的過程中基本都包含了一下幾個部分：綜合信號電源柜、電壓穩(wěn)定設(shè)備、監(jiān)測設(shè)備、電源模塊、輸入結(jié)構(gòu)、輸出結(jié)構(gòu)、隔離結(jié)構(gòu)、控制等幾部分。和所有的電源設(shè)備一樣，電源屏的電路也包含了主要電路和輔助電路兩個部分，為了保證信號系統(tǒng)24小時、365天的正常運行，這兩部分電路除了極個別的情況下有連接，基本上是完全獨立的兩個互不影響的系統(tǒng)。主要的電路系統(tǒng)包含了主要電路回路和輔助電路回路，主要電路回路是為了使用中的電流提供載體，輔助的電路回路的作用是用于加強對于主要回路的控制，以實現(xiàn)整個信號系統(tǒng)的自動化控制。當(dāng)然由于國家標(biāo)準(zhǔn)的不同和使用習(xí)慣的不同，在每個信號電源屏的生產(chǎn)過程當(dāng)中還會因地制宜的添加客制化的結(jié)構(gòu)。

二、漏電保護的實現(xiàn)

根據(jù)故障電流動作的漏電保護器叫電流型漏電保護器，根據(jù)故障電壓動作的漏電保護器叫做電壓型漏電保護器。在某些場合，漏電流保護設(shè)備使用了一些低成本的替代方案，以電流平衡替代了系統(tǒng)漏電的真實數(shù)值，雖然某些場合下可以使用，但在信號電源系統(tǒng)內(nèi)使用會產(chǎn)生誤告警。因為是漏電檢測的替代方案，且可以通過部分等效到達(dá)廉價實現(xiàn)，所以應(yīng)用就須進(jìn)行限制。

三、電流型漏電保護器設(shè)備自身誤檢測導(dǎo)致誤告警

從電流型漏電保護器的檢測原理可知其并不適用于鐵路智能信號電源屏。

信號電源系統(tǒng)中，電力變壓器一般均采用TN-S設(shè)計，均為三相五線。即N線與保護地PE線分開設(shè)置，同時N線在遠(yuǎn)端（電力變壓器端）接地。兩路市電經(jīng)輸入斷路器及切換裝置后輸出一路為UPS供電，其中兩路N線不中斷，并短接在一起，電源屏兩路市電切換原理見下圖：

如圖所示，電源屏上級開關(guān)的漏電保護裝置一般對一路電源的四線進(jìn)行電流矢量和的判斷。但當(dāng)現(xiàn)場采用如圖配電方式時，一路漏流檢測裝置僅采取了實際回流1，由于I路回流路徑與II路回流路徑阻抗量級近似，所以二路的N線同樣能夠存在電流回流，故設(shè)備真實回流應(yīng)為回流1加回流2之和，而配電柜上的漏電檢測裝置只對回流1進(jìn)行計算，結(jié)果電流矢量不為零，最終導(dǎo)致漏電檢測裝置頻繁錯誤報警或無法閉合開關(guān)問題。

所以信號電源系統(tǒng)中如設(shè)置此種漏電保護裝置，則易導(dǎo)致其頻繁誤動作，進(jìn)而造成供電中斷。

四、斷開N線解決誤檢測問題的重大風(fēng)險

1.違反了《客專鐵路信號產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)暫行技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)，5.21（b）“N（零線）線上嚴(yán)禁設(shè)置開關(guān)、熔斷器、斷路器或接觸器”。

2.若零線不接在一起，因三相不平衡，在零線有電流，產(chǎn)生零地電壓，零地電壓不相等，產(chǎn)生壓差，在切換過程中，零線會產(chǎn)生大電流損壞后端設(shè)備。

3.若設(shè)置開關(guān)，由于現(xiàn)有開關(guān)器件技術(shù)限制，當(dāng)斷路器脫扣、人為操作及接觸器發(fā)生切換時均會造成斷開時間不一致或N線中斷，此時由于UPS為電池逆變工作，逆變器輸出為三相回路，N線與輸入端直通，造成負(fù)載沒有N線。在絕大數(shù)情況下，現(xiàn)場三相設(shè)備不可能完全均衡，此時三相負(fù)載不平衡程度會增大，必然會導(dǎo)致電壓嚴(yán)重漂移，會導(dǎo)致切換瞬間產(chǎn)生高電壓。最終損壞后端設(shè)備，有些負(fù)載電壓過低不能正常工作。同時由于漂移電壓非常高，甚至可能擊穿原有設(shè)計絕緣，造成更嚴(yán)重風(fēng)險。

綜上所述，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和實際會產(chǎn)生的問題與風(fēng)險，零線是不能斷開的

五、漏電流范圍

漏電保護器誤動作不是因為真實的漏電流大了才進(jìn)行了保護，而是因為誤檢測。當(dāng)誤檢測問題解決了之后，才能通過調(diào)整漏電流門限的方式實現(xiàn)漏電保護。在無法解決誤檢測問題時，漏電流的范圍無法確認(rèn)。

并且漏電流的大小是跟隨情況的不同而產(chǎn)生變化的。

1.零火線對地存在分布電容，分布電容的存在就可能會產(chǎn)生漏電流，下雨、陰天等特殊天氣情況時，分布電容產(chǎn)生變化，繼而產(chǎn)生的漏電流就會不相同。

2.根據(jù)鐵標(biāo)要求，信號電源設(shè)備需經(jīng)過EMC，所以在設(shè)備的輸入增加了X電容與Y電容，Y電容接地就會產(chǎn)生漏電流。不同型號、不同配置的模塊Y電容不一樣，產(chǎn)生的漏電流不相同，且模塊掛在同一相或者不同相的Y電容也不相同，漏電流也不相同。

3.系統(tǒng)的防雷是通過防雷組件接地，當(dāng)電壓有浪涌時，也會對地產(chǎn)生大電流。

六、漏電保護器改進(jìn)建議

因漏電保護器以電流平衡替代了系統(tǒng)漏電的真實數(shù)值，導(dǎo)致的誤報警，以從技術(shù)考慮建議，可將兩路的N線進(jìn)行同時檢測，進(jìn)行如此改造即可解決誤報造成的問題。

七 結(jié)語

在地鐵建設(shè)、運行過程中，智能信號電源屏的使用越來越多，在智能信號電源屏使用過程中，要對電源屏產(chǎn)生的漏電流及時、準(zhǔn)確的進(jìn)行判斷和分析，并將故障及時排除，這樣才能保障列車運行安全，才能更好的促進(jìn)我國地鐵行業(yè)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張福慶.鐵路信號智能電源屏故障判斷及應(yīng)急處理[J].電力設(shè)備.2017（22）