关于提升框架绝缘和框架保护可靠性的思考

2018-07-12周小红四川管理职业学院

消费导刊 2018年22期

周小红四川管理职业学院

成都地铁供电系统已安全运营8年多，供变电专业就如何提升设备质量、运行管理、队伍建设等专业核心问题不断探索和积累经验。

在运营中，直流牵引系统中的框架绝缘在一次安装质量、二次设计等方面也暴露出不少问题，也因框架绝缘不佳或二次元件缺陷，发生过电流型框架保护误动作的事件。框架保护动作后，中断行车最短时间也在5-10分钟，这对地铁的正常运营影响极大。因此框架保护必须满足可靠性的要求，针对既有线框架保护误动情况，减少保护动作对电力设备的可靠运行及列车运行安全具有重要意义。

一、框架保护的原理及动作后对运营的影响

（一）框架保护的原理。框架保护有电流型和电压型两种。在成都地铁有线中，电流保护元件采用的是低阻抗继电器，其作用是可检测直流设备由外壳至接地网的故障泄漏电流，电压元件采用的是RM4施耐德控制继电器，RM4控制继电器一端接整流机组外壳，另一端接整流器负极来测量电压值是否大于定值，如果检测到电压高于150V时经过1500ms的延时后发了报警信号，当检测到电压超过200V并延时500ms后直流开关发出分闸脉冲命令，本站内所有直流开关跳闸并联跳本所相同区间的直流开关设备。

（二）框架保护动作后对运营的影响。电流型框架保护测到泄露电流达到80A整定值以后，电流型框架保护动作，对本所的6个直流断路器开关柜和2个35kV整流变压器进线柜以及相邻2个供电分区的双边供电左右线直流开关，共12个开关柜迅速跳闸，并且在既有线中，必须由人工就地复归电流继电器才可将本所整流变、直流断路器投入，恢复正常供电。电压型框架保护动作后，为了保护直流牵引系统本所的所有直流开关全部跳闸，并闭锁本所相应的断路器。

综上所述，框架保护动作时，会影响该供电区内接触网断电，影响行车。因此，框架保护是重要不可缺少的保护装置，如果框架保护动作恢复供电时间比较长，所以应考虑轨电位等诸多因素引起的误动作使框架保护动作。

二、框架保护可靠性不高的分析

根据成都地铁既有线运行过程中框架保护原理以及框架保护动作故障处理经验，可得出造成框架保护可靠性不高的原因主要有以下几点：

（一）框架电流方向的判断问题。由于在成都地铁1/2号线中，设计之初未充分考虑现场的运行工况，电流型框架保护元器件不能分辨反方向（地到框架在到地）电流。当发生接触网对地短路故障时，特别是在近端，产生过大的地中电流，框架绝缘下降或多点直接接地后，造成电流型框架保护误动作是因为过大的地中电流形成框架反向电流通路。

（二）电流型框架保护问题是选择性方面。在本所直流牵引系统中整流器、负极柜、直流开关柜、上网隔离开关柜只共同设置了两套电流型框架保护装置。如果其中一台装置正极对外壳放电时，达到定值（80A），这时电流型框架保护就会动作，迅速跳本所的35kV整流柜和相应的直流进出线断路器，还会联跳相邻区段供电分区的直流断路器。因保护动作选择性不强，影响范围过大并且会造成行车中断。

（三）框架电流继电器抗震动干扰的问题。在运营期间，由于列车运行造成震动可能造成框架电流继电器接点瞬移，导致框架电流继电器误动作，对运营造成较大影响。

（四）框架电流元件无预警功能的问题。框架电流监测及出口采用的为框架电流继电器，保护出口为硬接点方式，无法对泄漏电流进行实时监控并反应，由于设置的框架电流告警值为80A，当系统有80A以下的较大泄漏电流时无法进行实时反应监控，对80A以下的较大框架电流无法进行处理及预防，运行管理存在盲区。

三、提升框架保护可靠性的整改及建议

结合上述所述，提出以下建议：

（一）提升框架电流型框架保护的准确性。电流框架保护设备是采用框架回路串入小电阻分流器，在经变送电器转换后传送给可PLC控制器，经PLC精确计算后，发出告警或动作指令，避免现有电流继电器震动或反向电流造成的误动作，并可实时监控直流牵引系统的泄漏电流，同时分别在直流开关柜和上网隔离开关柜设置泄漏检测元件，用于定位故障范围，提高故障处理效率。

（二）提升框架电流保护的选择性。在成都1、2号线框架保护设置情况及现有条件下，可增加一套电流元件用于两台整流器和负极柜的监测保护，直流开关柜和上网隔离开关柜由现有电流元件监测保护，电压型框架保护配置及范围不变。目前，香港地铁机场快线、荃湾线、深圳地铁1号线延伸线均设置两套电流框架保护，运行效果良好。