地铁直流供电系统框架保护的应用和故障处置措施

张凯强

摘 要：现阶段，随着我国城市化脚步的加快，我国的交通行业也越来越繁荣，地铁作为我国城市轨道交通的重要组成部分，其供电系统的稳定运行直接决定着地铁的安全运营和人们的出行安全。为此，下文就地铁直流供电系统框架保护故障、框架泄漏保护的特征以及地铁直流供电系统框架的故障处置措施做了简单分析，希望对我国地铁供电系统的安全、可靠运行起到一定的参考作用。

关键词：地铁直流供电系统;框架保护;应用;故障处置

1、引言

我国地铁在供电系统框架保护方面，通常情况下，采取的都是低阻框架保护装置，在直流系统中设置了直流框架保护，直流开关带电设备一旦对直流柜造成漏电或绝缘损坏，框架保护动作可使直流开关跳闸并有效切除故障，从而保护设备的安全。因此，研究地铁直流供电系统设置框架保护的原因和相应的故障处理措施具有至关重要的现实意义。

2、地铁直流供电系统框架保护故障的简单分析

目前，根据保护动作的类型，直流框架保护可分为电压模式和电流模式。电压模式指的是后备保护措施，电流模式则主要指的是一种保护手段。一般情况下，电压型框架保护也可以实现对轨道电位限制装置进行后备保护。电流型框架保护在实际应用的过程中，其应用原理是：通过检测泄漏电流，然后触发保护器对其进行保护。当设备绝缘状况发生变化时，一旦泄漏电流达到设定值，电流模式框架保护系统将自动采取保护措施，切断电路开关，引起跳闸，避免危险事故的发生。电压型框架保护是通过测量备用负极与设备框架之间的电压，当电压超过一定值时启动保护措施而建立的。事实上，电压型框架保护设备本身的电阻值相对较小，故而也可以算作是理论计算中的接地，并且被测电压近似等于轨道到地的电压值。

3、直流牵引系统设置框架保护的主要原因

直流牵引系统设置框架保护的原因主要有以下几点：第一，直流系统中的正负极以及直流牵引系统设置框架发生短路，导致故障问题;第二，直流牵引系统设置框架的多点接地，导致系统出现端短路，造成故障，或者是系统中的杂散电流引起电流元件故障;第三，电压元件与轨道电位限制装置配合不当导致故障;第四，系统中的电流元件、电压元件的故障。

4、框架泄漏保护的特征

直流框架保护从类型上来讲可以分成电流型和电压型。其中，电流型框架保护主要指的是通过检测设备外壳对地的电流，判断故障电流，当故障电流达到整定值时，相应整流机组35kV断路器和所有直流断路器跳闸，同一供电臂的直流断路器接至相邻变电站。当直流馈出断路器对应框架漏电保护动作联跳后，可在变电所通过PSCADA远方返回故障信号或手动返回故障信号将断路器投入断路器。但故障变电站无法通过PSCADA远程恢复故障信号。现场故障排除后，在各断路器恢复运行前，可手动恢复故障信号。

电压型框架保护则主要是用于检测设备外壳与直流设备负极之间的电压，在实际检测的过程中，因为所产生的电阻太小，可以不予计较，故而，在电压型框架保护下，设备的外壳可以考虑直接接地，钢轨与直流设备的负母线相连，电压型检测到的电压对应于轨地之间的电压。另外，电压元件按照人体的耐受电压-时间特性曲线设定，主要由两段组成，其中，第一段主要作用是报警，第二段则跳闸。要想最大限度地减少杂散电流，供电系统设置了排流柜，在排流柜不工作时，电流元件的后备保护工作主要由电压元件来完成。

5、地铁直流供电系统框架的故障处置措施

5.1框架保护动作的故障处理措施

例如，第一，在直流系统的正负极以及框架发生短路故障时，工作人员首先做得就是在直流电流的正负极，对系统框架的边缘进行测试，进而查找故障点，框架保护动作的故障，通常查找起来还较为容易;第二，在框架多点接地且整体绝缘出现问题时，工作人员就需要明确外界环境变化，即直流系统发生短路故障或杂散电流等原因对框架保护动作的影响，然后再断开直流设备框架单点接地点连接的电缆或螺栓，对直流供电系统的钢架和接地网的边缘进行测试，根据边缘电阻的数值判断框架的故障问题，如果数值接近于0，则说明框架边缘存在故障，反之则没有故障;第三，工作人员需要缩小故障排查范围，将系统的负极柜、整流器柜、直流开关柜框架连接的电缆或螺栓断开，分别进行负极柜、整流器柜、直流开关柜框架对地进行绝缘测试;第四，对于边缘故障问题，工作人员要先进行框架对地的全部安装螺栓的拆除工作，然后再进行清洁;第五，在清洁过后，框架还存在故障，工作人员则需要制定方案，将故障设备的框架支起或吊起，更新绝缘板的安装;第六，对于电压元件和钢轨电位限制装置配合关系的故障问题，工作人员则需要对钢轨电位限制装置的電压继电器和框架保护电压元件进行校验，更换故障元件或按照整定值进行调节。

5.2框架保护故障的预防措施

第一，工作人员要制定合适的周期对框架边缘进行测试，清理已安装的绝缘螺栓或垫片及设备绝缘子，紧固二次接线;第二，在设备正式进行使用之前，工作人员要提前检查直流设备框架的安装螺栓是否过长或松动，以免设备投入运行后螺栓与直流系统正负极之间短路，引起框架保护动作;第三，在设备正式进行使用之后，工作人员要根据环境的实际情况，定期对直流系统设备的绝缘子进行清洁，保证设备的绝缘性能;第四，工作人员要定期检查与直流系统设备相连的二次试验线，避免设备的二次线脱落引起短路故障;第五，工作人员要定期检查和保护电压元件、电流元件、OV柜电压继电器和直流开关保护装置;第六，工作人员应合理安排岗位，对变电所值班人员进行帧保护动作处理、演练，确保所有人员都能掌握帧保护动作处理技能[3]。

6、结束语

综上所述，地铁直流框架保护的主要内容是保护直流牵引系统设备，对于维护地铁供电系统的稳定性，保证地铁的正常运行等方面起着十分重要的作用。因此，相关供电企业应该加强对地铁直流框架保护工作的重视，完善故障处理措施，进而缩短故障的处理时间，优化处理效果，促进我国交通运输行业的整体发展。

参考文献

[1]李毅.地铁直流供电系统框架保护的应用及故障处置[J].电气化铁道，2018，2901：72-74.

[2]牛二兵.直流框架保护故障恢复方式优化[J].电气化铁道，2018，2903：48-50.

[3]林勇，余龙，卜立峰，何远毫，常宝波.地铁供电系统直流开关网络化保护技术探索[J].电工技术，2018，17：50-52.