田青 粟彪

摘 要：解析框架保護和鋼軌電位限制裝置保護的工作原理、動作特性，結(jié)合整定原則，對三種電流型框架保護配置分類進行了比較分析。

關鍵詞：地鐵;框架保護;鋼軌電位限制裝置

1 直流框架保護動作原理及特性

1.1 框架保護原理

電流型框架保護主要檢測設備外殼對地的電流，該保護可以切除絕緣安裝的直流開關柜、整流器柜和負極柜內(nèi)發(fā)生正極與框架短路故障。電流型框架保護具有電流和時間保護特性，地和直流開關柜設備框架之間測量電流作為測量變量使用。

電壓型框架保護是測量和監(jiān)視絕緣安裝的直流設備框架上的電位，當電位差超出許可范圍時，發(fā)出跳閘信號。電壓型框架保護擁有電壓和時間的分段特性，直流負極與直流設備框架之間的測量電壓作為測量變量使用。

1.2 框架保護動作特性

（1）當直流設備絕緣發(fā)生變化，設備對柜體外殼放電或短路時，電流回路電流達到整定值，電流型框架保護啟動，延時期間未返回，向交直流開關發(fā)出跳閘命令。

（2）在城市軌道交通的牽引供電直流系統(tǒng)中，直流設備和鋼軌都采用絕緣法安裝。鋼軌對地的絕緣電阻隨著絕緣材料性能而變化的，因此電流型框架保護電流回路的電阻是不確定的。當電阻很大時，可能會造成電流回路檢測值達不到整定值的要求，從而設備發(fā)生絕緣下降而電流型框架保護不動作的情況，電壓型框架保護就是為了彌補這個缺陷。

1.3 電流型框架保護設置分類

1.3.1 牽引變電所配置1套框架保護

將牽引變電所內(nèi)的整流器柜、直流開關柜、負極柜、接觸軌隔離開關柜等設備絕緣安裝，同時將其框架連接在一起，設置1套框架保護裝置。一旦發(fā)生框架泄漏故障，本所整流機組交流側(cè)和直流側(cè)斷路器全部跳閘，同時相鄰變電所的直流饋線斷路器跳閘，造成大范圍停電。由于大雙邊供電的倒閘操作需要一定時間，該框架保護配置會對地鐵運營造成較大影響。

1.3.2 牽引變電所配置2套框架保護

為縮小故障的跳閘范圍，直流開關柜使用1套框架保護裝置，負極柜與整流器柜共同使用1套框架保護裝置。該框架保護配置增加了投資成本，但提高了對突發(fā)事件的應急處置效率。當整流器柜發(fā)生框架故障時，只使本所整流機組的交、直流側(cè)斷路器跳閘，而且退出工作對相鄰牽引變電所沒有影響。

1.3.3 牽引變電所配置3套框架保護

每套整流器各設1套框架保護裝置，直流開關柜與負極柜共用1套框架保護裝置。當單套整流器柜發(fā)生框架故障時，不影響另一套整流機組的正常運行。在實際使用過程中，根據(jù)需要采用單套整流機組工作，或使2套整流機組均退出運行，通過越區(qū)設備快速實現(xiàn)大雙邊供電。

1.3.4 配置框架保護裝置分類對比分析

三種框架泄漏保護配置分類的對比如表1所示。

通過比較，配置2套框架保護裝置不僅投資相對較少，而且能極大程度上提高供電系統(tǒng)的可靠性。

2 鋼軌電位限制裝置原理及動作特性

2.1 鋼軌電位限制裝置原理

鋼軌電位限制裝置一端接鋼軌，一端接變電所接地網(wǎng)，檢測鋼軌和地之間的電壓。回流線與地之間可能產(chǎn)生的接觸電壓將被低電壓限制器在極短的時間內(nèi)降低并限制在安全范圍內(nèi)。

2.2 鋼軌電位限制裝置動作特性

當供電分區(qū)沒有車輛行駛時，牽引直流系統(tǒng)運行正常情況下，鋼軌對地電位為零;當供電分區(qū)有車輛行駛或接觸軌（網(wǎng)）發(fā)生短路故障時，鋼軌電位快速升高，為了保護人身安全，當鋼軌電位達到一定值時，鋼軌電位限制裝置將鋼軌與接地網(wǎng)短接，從而降低鋼軌電位。

3 電壓型框架保護與鋼軌電位限制裝置的配合應用

某地鐵線路電壓型框架保護與鋼軌電位限制裝置的定值對比如下表所示：

通過電壓型框架保護與鋼軌電位限制裝置的定值對比可以得知電壓型框架保護與鋼軌電位限制裝置的動作有選擇性，當軌電位升高到一定值時由鋼軌電位限制裝置優(yōu)先動作，使鋼軌與地接通;當發(fā)生框架泄漏故障時，電壓型框架保護比鋼軌電位限制裝置先動作或都動作。

4 結(jié)論

對三種電流型框架保護配置分類進行對比分析，配置2套框架保護裝置較為合適，不僅投資相對較少，而且能較大程度的提高供電系統(tǒng)的可靠性，提高應急處置效率。

直流設備外殼等效為直接接地，鋼軌與變電所直流設備負母排相連接。因此，電壓型框架檢測電壓相當于鋼軌和地之間的電壓。軌電位限制裝置的動作電壓值比框架保護電壓值設計得低，亦可以理解為電壓型框架保護是軌電位限制裝置的后備保護措施。兩種類型保護的獨立配置及保護動作的選擇性，使得兩者保護的配合與應用能充分確保當軌電位升高或發(fā)生框架泄漏故障時的人身和設備安全。

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