地铁直流系统框架保护动作问题分析及应急措施探讨

于志涛

摘 要 地铁直流牵引供电系统设置有多种保护来保障地铁供电系统的安全运行，直流系统框架保护是其中尤为重要的一种。框架保护可以避免因直流系统内部绝缘能力降低等因素造成触电事故，框架保护动作造成的影响较大，恢复时间较长。本文对框架保护动作的原理及后续的应急措施进行了分析阐述。

关键词 直流系统；框架保护；应急措施

前言

在地铁牵引供电系统中，正线的正常运行方式为双边供电，即任何一个供电区间同时从两侧牵引变电所取得两路电源。接触线（接触轨）为正极，钢轨为负极，直流系统设备的框架（设备外壳）是对地绝缘安装的，接地方式为直流设备与接地母排连接后集中单点接地。为了防止直流设备内部发生泄露或绝缘损坏闪络对人体或设备造成危害时，直流系统设置了框架泄漏保护来切断直流开关。

1 框架泄露保护分类

框架泄漏保护包含电流型框架保护和电压型框架保护。电压型框架保护作为电流型框架保护的后备保护。

1.1 电流型框架保护

电流型框架保护在框架泄露保护装置内设定有一个电流元件，电流元件主要包括分流器和电流检测元件，一端接设备外壳，另一端接地。主要监测设备外壳对地的泄漏电流，正常运行情况下，电流检测回路没有电流流过。当有设备对设备外壳放电，并达到整定值后，电流元件动作，联跳相应断路器，切断故障回路，迅速切除并可靠地隔离故障。电流型框架保护通常分为整流器柜框架保护和直流开关柜框架保护。

1.2 电压型框架保护

电压型框架保护装置内设定一个电压元件，电压元件一端接于负极，另一端接设备外壳，电压元件等价于检测的是钢轨对地之间的电压。电压保护元件检测框架对负极之间的电压，当检测到的电压达到设定值，并达到设定延时后，电压型框架保护会启动联跳相应断路器，切断故障回路。框架电压保护还与车站的钢轨电位限制装置相配合，作为钢轨电位限制装置的后备保护[1]。

2 框架泄露保护动作影响

2.1 电流型框架保护影响

以天津地铁为例，当发生电流型框架保护动作时，故障变电所全部直流馈线开关、全部整流机组35kV开关跳闸；同时发出持续信号给所有直流馈线开关的联跳继电器，联跳相邻变电所与故障变电所故障直流馈线开关处于同一供电区域的直流馈线开关。同时框架保护装置发出的持续信号，闭锁故障变电所与相邻变电所的直流馈线开关线路检测重合闸功能。只有当联跳信号发出的变电所故障排除后，即持续的联跳信号消失后，开关才能够重新合闸。变电所在电流型框架保护动作时的联跳情况见表1。

2.2 电压型框架保护影响

当电压型框架保护动作时，联跳本站所有直流馈线断路器并闭锁合闸和重合闸；联跳本站2台35kV整流断路器及2台直流进线断路器并闭锁合闸；联跳邻站同区域的直流馈线断路器并闭锁重合闸，不闭锁合闸。

目前，天津地铁各条线路均未将电压型框架保护投入[2]。

3 框架保护动作发生后采取的应急措施

以天津地铁6号线为例，当直流系统发生框架保护动作引起设备跳闸而无法正常合闸时，有3种方式能够切除联跳保护信号：

第一种方式：采取分闸故障所上网隔离开关（3111、3121、3131、3141）的方法可以将联跳回路切断，可由综调远程控制将隔离开关分闸并远程进行报警复归，之后第一时间合闸越区隔离开关实现越区大双边供电；

第二种方式：变电所值班人员将故障所联跳柜柜门上的联跳旋钮旋至撤出位的方法来切断联跳回路，然后合闸越区隔离开关实现越区大双边供电；

第三种方式：变电所值班人员分断故障所联跳柜联跳空开（F11、F12、F13、F14）来切断联跳回路，然后合闸越区隔离开关实现越区大双边供电。

有种情况需要特殊说明一下，当故障变电所为无人值守点位时，当采取第二、三种方式时则无法第一时间到达故障变电所切除联跳信号，而框架保护动作的影响较大，需要及时恢复供电，所以当人员无法第一时间赶到故障变电所时，同时故障所的左右临近牵引所为有人值守点位或者能更快到达时，可以采取如下两种方式：

第一种方式：将左邻所PK柜313，314联跳旋钮撤出，将右邻所PK柜311，312联跳旋钮撤出，合闸越区隔离开关，由左邻所及右邻所双边供电。同时安排抢险人员赶往故障所，将故障所PK柜311，312，313，314联跳旋钮撤出，再将左邻所PK柜313，314联跳旋钮投入，将右邻所PK柜311，312旋钮联跳投入。

第二种方式：将左邻所联跳柜联跳空开F13、F14分断，将右邻所联跳柜联跳空开F11、F12分断，合闸越区隔离开关，由左邻所及右邻所双边供电。同时安排抢险人员赶往故障所，将故障所联跳柜联跳空开F11、F12、F13、F14分断，再将左邻所联跳空开F13、F14合闸，将右邻所联跳空开F11、F12合闸。

在故障发生后，抢险人员赶到现场的速度决定了故障恢复的时间，所以在平时应该多组织值班人员进行相关跑位演练以提高处理故障的效率，以练代训，将影响降到最低[3]。

4 结束语

地铁直流系统框架保护动作后会导致故障所及邻所退出运行，中断地铁直流系统供电，对运营产生影响，此时应按照“先通后复”原则，将信号复归后，故障所退出运行，合闸故障所越区隔离开关，采取接触轨/网越区大双边供电，恢复地铁运营，等待夜间停运后进行故障处理。

参考文献

[1] 赵正波，高卫忠.地铁直流牽引系统框架保护原理及现场应急处置[B].铁道标准设计，2006，（9）：87-89.

[2] 庞开阳，高劲.直流牵引供电系统框架保护的运行分析及探讨[J].地铁科技，2002，（2）：37.

[3] 李良.地铁直流牵引供电系统框架保护应急处理及其故障分析[J].华东科技，2013，（4）：239.