謝紅霞

摘 要：以重慶軌道交通較洞線為例，介紹跨座式單軌交通牽引供電系統(tǒng)64D接地漏電保護(hù)和列車(chē)GR的原理，并簡(jiǎn)單分析64D接地漏電保護(hù)和列車(chē)GR的保護(hù)范圍及相互之間的保護(hù)配合，從而總結(jié)64D接地漏電保護(hù)裝置和列車(chē)GR的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：跨座式單軌；64D；接地漏電保護(hù)；GR

1重慶軌道交通較洞線牽引供電系統(tǒng)概況

跨座式單軌，即列車(chē)跨座于軌道梁之上行駛，走行軌道只有一條，而非傳統(tǒng)鐵路和地鐵的兩條平行鋼軌。目前，重慶軌道交通國(guó)內(nèi)已開(kāi)通運(yùn)營(yíng)的城市軌道交通線路中僅有的兩條跨座式單軌城市交通線路較洞線和機(jī)場(chǎng)線。與全國(guó)所有軌道交通線路一樣，其直流牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)為不接地系統(tǒng)，對(duì)直流供電設(shè)備采用絕緣對(duì)地安裝，與地鐵正極接觸網(wǎng)供電、負(fù)極走行軌回流的方式不同的是，單軌走行軌不具備回流的功能，而是單獨(dú)設(shè)置專用的負(fù)極接觸網(wǎng)作為回流通路。因此，跨座式單軌接地漏電保護(hù)裝置與其他軌道交通線路相比，具有明顯不同的特點(diǎn)。

2、設(shè)置接地漏電保護(hù)裝置和列車(chē)GR的必要性

如果列車(chē)在行駛過(guò)程中發(fā)生絕緣故障，導(dǎo)致列車(chē)車(chē)體框架帶電，列車(chē)到站后容易因列車(chē)與站臺(tái)之間的跨步電壓對(duì)上下車(chē)的乘客造成觸電傷害。為了確保乘客的安全，在正線所有車(chē)站軌道梁負(fù)極接觸網(wǎng)側(cè)都安裝了列車(chē)框架接地裝置（車(chē)站接地板），使?？寇?chē)站的列車(chē)可靠接地。為了檢測(cè)列車(chē)車(chē)體是否帶電，在車(chē)體與負(fù)極之間串聯(lián)GR回路，一旦GR繼電器電壓達(dá)到100V，列車(chē)GR故障燈亮。為了有效地切除接觸網(wǎng)的短路故障，保證直流設(shè)備的正常工作和乘客安全，在正線各牽引變電所的直流負(fù)極母線安裝64D接地漏電保護(hù)裝置（以下簡(jiǎn)稱64D保護(hù)）。

3、接地漏電保護(hù)的原理及引起保護(hù)動(dòng)作的原因

重慶軌道交通較洞線，接觸網(wǎng)的額定電壓為DC1500V，允許偏差為DC1000-1800V，剛性接觸網(wǎng)布置于走行軌道兩側(cè)，正極接觸網(wǎng)向列車(chē)供電，負(fù)極接觸網(wǎng)回流，車(chē)輛通過(guò)橡膠輪胎在軌道梁上運(yùn)行。

3.1接地漏電保護(hù)裝置原理

重慶單軌系統(tǒng)每座牽引所內(nèi)設(shè)一臺(tái)接地漏電保護(hù)裝置，簡(jiǎn)稱64D保護(hù)，它一段接到1500V直流母線負(fù)極側(cè)，另一段通過(guò)接地電阻（R=5Ω）接入大地。當(dāng)接觸網(wǎng)供電線或者車(chē)輛控制系統(tǒng)絕緣受到傷害而車(chē)體帶電時(shí)，而形成的泄漏電流在接地電阻R上壓降達(dá)到170V時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，如在接地電阻R上形成的壓降達(dá)到200V時(shí)，接地保護(hù)裝置動(dòng)作，跳閘本所五臺(tái)直流饋線斷路器，并向左右鄰所直流上網(wǎng)饋線發(fā)聯(lián)跳。

在系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，漏電流在上產(chǎn)生的壓降遠(yuǎn)小于64D保護(hù)繼電器的整定值，接地電阻R上產(chǎn)生的電壓可以忽略不計(jì)，即相當(dāng)于牽引供電系統(tǒng)負(fù)極電位接近地電位。只有正極接觸網(wǎng)對(duì)地短路或者列車(chē)電控系統(tǒng)絕緣因老化、擊穿等損傷供電線網(wǎng)或車(chē)輛電控系統(tǒng)絕緣受到損傷形成的漏電流在R上的壓降達(dá)到64D保護(hù)的整定值時(shí)，64D保護(hù)出口，引起各牽引所饋線開(kāi)關(guān)跳閘。如果設(shè)備是瞬時(shí)故障，會(huì)自動(dòng)重合閘。如為永久性故障，故障區(qū)間接觸網(wǎng)供電的牽引所饋線開(kāi)關(guān)在120S時(shí)間內(nèi)自動(dòng)重合閘2次后跳閘并閉鎖，相應(yīng)接觸網(wǎng)區(qū)段失電，起到隔離故障的目的。

3.2 導(dǎo)致64D保護(hù)動(dòng)作的常見(jiàn)情況

牽引供電系統(tǒng)正常運(yùn)行：各牽引變電所通過(guò)饋電線路及接觸網(wǎng)向各運(yùn)行列車(chē)輸送直流電流，列車(chē)就近向牽引變電所獲取最大的牽引電流，64D保護(hù)裝置檢測(cè)到的電流、電壓均在正常范圍。

3.2.1饋電線短路事故

饋電線的正、負(fù)極板間的短路事故一般不會(huì)出現(xiàn)。唯一的事故是由于列車(chē)前端檔板出卷入了雪，雪堵塞后于正、負(fù)極的導(dǎo)電弓間由于雪的水分導(dǎo)致短路。此時(shí)接地保護(hù)裝置動(dòng)作，將變電所快速斷路器斷開(kāi)，并報(bào)警。

3.2.2饋電線接地事故

饋電線的接地事故有時(shí)會(huì)發(fā)生。如正極饋電線由于某些物體（導(dǎo)體）造成絕緣子絕緣不良或造成短路等。接地電流流入至各變電所的接地保護(hù)裝置，此值達(dá)到漏電預(yù)警值時(shí)，微機(jī)系統(tǒng)出預(yù)警信號(hào)；此值達(dá)到保護(hù)值時(shí)，接地保護(hù)裝置動(dòng)作，將變電所快速斷路器斷開(kāi)，并報(bào)警。此時(shí)，短路電流同時(shí)按照以下兩個(gè)回路流回負(fù)極：正極饋電線→大地→64D保護(hù)裝置→牽引所直流負(fù)極母線；正極饋電線→車(chē)站接地板→車(chē)站內(nèi)車(chē)體框架→GR故障燈→負(fù)極受電弓→接觸網(wǎng)負(fù)極→牽引所直流負(fù)極母線。此時(shí)，全線路各車(chē)站內(nèi)列車(chē)GR故障燈均顯示故障，而區(qū)間運(yùn)行列車(chē)GR故障燈無(wú)顯示。

3.2.3列車(chē)主線路、高壓輔助線路的短路事故

列車(chē)主線路、高壓輔助線路的短路事故極其稀少，發(fā)生事故時(shí)，當(dāng)事故點(diǎn)發(fā)生在車(chē)輛的“快開(kāi)LB”之后，車(chē)輛電控系統(tǒng)的快速斷路器LB將跳閘。當(dāng)事故點(diǎn)發(fā)生在車(chē)輛的“快開(kāi)LB”之前，則通過(guò)供電系統(tǒng)的快速斷路器將系統(tǒng)斷開(kāi)。

3.2.4列車(chē)主線路、高壓輔助線路的絕緣不良

此時(shí)泄漏電流通過(guò)車(chē)輛GR線路。GR線路設(shè)定工作環(huán)境是為了防止萬(wàn)一出現(xiàn)乘客觸電事故。為此GR線路整定值應(yīng)根據(jù)人體所能承受的值進(jìn)行整定。當(dāng)故障發(fā)生在列車(chē)受電弓∽LB間時(shí)，列車(chē)通過(guò)停站時(shí)車(chē)輛框架接地裝置，使車(chē)輛GR線路動(dòng)作（漏電電壓大于100V），車(chē)輛LB分?jǐn)?；或者變電所的接地保護(hù)裝置動(dòng)作（漏電電壓大于200V），將變電所快速斷路器斷開(kāi)，并報(bào)警。故故障列車(chē)在區(qū)間運(yùn)行，則GR燈點(diǎn)亮，其他列車(chē)GR故障燈無(wú)顯示，車(chē)內(nèi)乘客與列車(chē)等電位，不會(huì)造成觸電事故；當(dāng)故障列車(chē)駛?cè)胲?chē)站或者車(chē)站列車(chē)發(fā)生此類故障，短路電流同時(shí)按照以下兩種方式流回負(fù)極：正極接觸網(wǎng)→車(chē)體框架→GR故障燈→負(fù)極受電弓→接觸網(wǎng)負(fù)極→牽引所直流負(fù)極母線；正極接觸網(wǎng)→車(chē)體框架→車(chē)體接地刷→車(chē)站接地板→大地→64D保護(hù)裝置→牽引所直流負(fù)極母線。不難分析，此時(shí)在所有車(chē)站的列車(chē)GR故障燈都可以被點(diǎn)亮。

3.3 64D動(dòng)作原因排查

由以上分析可以總結(jié)出，64D保護(hù)動(dòng)作原因，主要可分為：一、直流設(shè)備、電纜接地故障。二、正極接觸網(wǎng)接地、正負(fù)極短路接地。三、列車(chē)供電回路故障。

當(dāng)出現(xiàn)64D保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致部分（或全線）接觸網(wǎng)失電的情況，如何迅速判斷失電原因?qū)τ诒M快恢復(fù)列車(chē)運(yùn)營(yíng)至關(guān)重要，首先，失電區(qū)段的所有列車(chē)全部收弓，然后對(duì)失電區(qū)段的接觸網(wǎng)進(jìn)行試送電，如果試送電失敗，則可判斷為牽引供電系統(tǒng)方面的原因，如果試送電成功，則可判斷為列車(chē)方面的原因，此時(shí)需要對(duì)該區(qū)間列車(chē)進(jìn)行逐列排查，直至找到故障列車(chē)。

4、GR故障分析

典型GR故障分類如以下列車(chē)GR燈點(diǎn)亮示意圖：

圖3短路電流同時(shí)按照以下兩個(gè)回路流回負(fù)極：正極接觸網(wǎng)→大地→車(chē)站接地板→車(chē)體接地刷→車(chē)體框架→GR故障燈→負(fù)極受電弓→接觸網(wǎng)負(fù)極→牽引所直流負(fù)極母線，正極接觸網(wǎng)→大地→64D保護(hù)裝置→牽引所直流負(fù)極母線。

圖4、圖5短路電流同時(shí)按照以下兩個(gè)回路流回負(fù)極：正極接觸網(wǎng)→車(chē)體框架→GR故障燈→負(fù)極受電弓→接觸網(wǎng)負(fù)極→牽引所直流負(fù)極母線；正極接觸網(wǎng)→車(chē)體框架→車(chē)體接地刷→車(chē)站接地板→大地→64D保護(hù)裝置→牽引所直流負(fù)極母線。

圖6列車(chē)在區(qū)間，短路電流按照以下一個(gè)回路流回負(fù)極：正極接觸網(wǎng)→車(chē)體框架→GR故障燈→負(fù)極受電弓→接觸網(wǎng)負(fù)極→牽引所直流負(fù)極母線。

通過(guò)以上典型案例分析：

1、當(dāng)故障造成1500V牽引供電系統(tǒng)正極接地時(shí)，所有車(chē)站?？苛熊?chē)均可發(fā)生GR故障。

2、所有故障均不會(huì)造成區(qū)間正常列車(chē)報(bào)GR故障。

3、區(qū)間列車(chē)報(bào)GR故障，表明該列車(chē)供電系統(tǒng)存在絕緣故障；且只有該列車(chē)報(bào)GR故障，正線其他列車(chē)不受影響。故障列車(chē)進(jìn)站時(shí)，由于車(chē)體強(qiáng)制接地，故障發(fā)展為牽引供電系統(tǒng)正極接地，進(jìn)而引起所有車(chē)站列車(chē)GR故障及全線牽降所64D保護(hù)動(dòng)作。

5、接地漏電保護(hù)和GR故障的關(guān)系

64D動(dòng)作表明牽引供電系統(tǒng)發(fā)正極接地，可以是直流電纜、接觸網(wǎng)、列車(chē)故障引起；GR動(dòng)作表明列車(chē)供電回路絕緣故障或者被牽引供電系統(tǒng)正極接地故障影響。64D、GR可以相互影響。64D動(dòng)作電壓200V、GR動(dòng)作電壓100V，表明列車(chē)GR更為靈敏，存在多列車(chē)GR故障，而64D保護(hù)無(wú)任何報(bào)警現(xiàn)象。

6、接地漏電保護(hù)和GR故障總結(jié)

64D保護(hù)存在的缺點(diǎn)：1、64D保護(hù)基本無(wú)選擇性，通常故障導(dǎo)致大面積牽降所64D動(dòng)作。

2、故障多為瞬時(shí)故障，64D保護(hù)設(shè)置有重合閘2次，即使全線64D保護(hù)頻繁動(dòng)作，大部分區(qū)段接觸網(wǎng)可由重合閘恢復(fù)供電，能重合成功幾率很大，不利后期查找故障。3、對(duì)于頻繁的接地故障，若調(diào)整接觸網(wǎng)單邊供電縮小故障，則會(huì)降低接觸網(wǎng)供電可靠性。4、運(yùn)營(yíng)期間，即使將接觸網(wǎng)調(diào)整為單邊供電，也無(wú)法完全將故障隔離。

7、結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)單軌牽引供電系統(tǒng)64D接地漏電保護(hù)和列車(chē)GR故障進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，并通過(guò)分析得出，1、當(dāng)有列車(chē)GR故障，而64D保護(hù)無(wú)任何報(bào)警時(shí)，電力調(diào)度應(yīng)加強(qiáng)牽引供電系統(tǒng)監(jiān)視并做好相應(yīng)準(zhǔn)備。2、根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，64D、GR故障多為瞬時(shí)性故障，給電力、行車(chē)調(diào)度故障查找?guī)Ющy。在發(fā)生列車(chē)GR故障時(shí)，行車(chē)調(diào)度應(yīng)密切關(guān)注區(qū)間有無(wú)列車(chē)報(bào)GR故障，行車(chē)調(diào)度與電力調(diào)度間信息暢通。3、在長(zhǎng)時(shí)間全線64D、GR故障無(wú)法消除時(shí)，故障原因又無(wú)法明確，經(jīng)請(qǐng)示后電力調(diào)度可合理調(diào)整接觸網(wǎng)運(yùn)行方式，將接觸網(wǎng)分成若干供電區(qū)段，防止故障影響全線，同時(shí)也能縮小故障排查范圍。

參考文獻(xiàn)

[1]跨座式單軌交通直流牽引系統(tǒng)接地保護(hù)設(shè)計(jì)，《都市快軌交通》第21卷，2012.02，周才發(fā)

（作者單位：重慶市軌道交通（集團(tuán)）有限公司）