轨道交框架保护及轨电位限制系统设计.docVIP

轨道交通框架保护及轨电位限制系统设计 金雪丰1 郝德清1 张文君2 (1. 中国船舶重工集团公司七一二研究所，武汉 430064； 2. 武汉理工大学机电学院，武汉 430070) 摘 要：通过分析城市轨道交通直流系统框架保护及轨电位限制的原因及动作原理，阐述直流框架保护电流保护、电压保护及钢轨电位限制装置动作配合关系及实现方法。 关键词：直流框架保护 钢轨电位限制装置 中图分类号: TM866 文献标识码：A 文章编号：1003-4862（2010）11-00-03 The System Design for Urban Trait Frame Leakage Protection and OVPD Jin Xuefeng1, HaoDeqing1, ZhangWenjun2 (1. Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion, CSIC, Wuhan 430064, China; 2. Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China ) Abstract: This paper analyzes the causes and the operating principle of the frame leakage protection and rail over—voltage protection of the DC rail transit system. It introduces an optimum design scheme for the voltage and current protection of the frame leakage and rail over—voltage protection of DC traction power supply system in urban trait engineering． Key words: frame protection; rail over—voltage protection device 1 引言 城市轨道牵引供电系统采用直流供电方式，实际运行过程经常发生由于钢轨电位升高导致直流框架保护动作，从而导致大面积停电的事故，如1999年6月广州地铁1号线由于钢轨电位升高，直流框架保护动作，引起本所6个直流开关柜和进线2个35 kV整流变柜跳闸，同时分别联跳相邻两个变电所向故障所方向供电的各2个直流开关，导致接触网大面积停电；2005年1月3号，深圳地铁才开通几天，同样由于框架保护动作，导致深圳地铁4号线全线瘫痪近4个小时。因此，通过分析引起框架保护动作原因，动作原理，设计动作配合合适的框架保护和钢轨电位限制系统尤为重要。 2 保护原理 2.1 框架保护原理 框架保护有电压和电流二种方式，电流型框架保护主要检测开关柜外壳对系统地的电流；电压型框架保护检测的是设备外壳对直流设备负极之间的电压，由于小电阻可以忽略不计。设备外壳可认为直接接地，钢轨是和直流设备负母排相连的，所以电压型检测的电压相当于钢轨和地之间的电压。 2.2 轨电位限制原理 钢轨电位限制装置一端接钢轨，一端接变电所接地网，检测的是钢轨和地之间的电压。 当供电分区没有车辆行驶时，或牵引直流系统运行正常情况下，钢轨对地电位为零；当供电分区有车辆行驶或接触网发生短路故障时，由于钢轨对地泄漏电阻的存在，钢轨电位快速升高，为了保护在钢轨上行走的人身安全，当钢轨电位达到一定值时，钢轨电位限制装置迅速动作，将钢轨与接地网短接，从而降低了钢轨电位，保护在钢轨上行走的人的安全。 3 系统设计 3.1 框架保护系统构成 框架保护装置设置在负极柜内，由电流保护和电压保护二部分组成，电压保护可本地投入/切除，并可通过PLC程序修改报警和跳闸整定值。框架保护动作跳闸后，系统会闭锁被跳开的断路器的合闸，只有当故障消失后，当地复归框架保护后，断路器才能合闸。本保护逻辑关系如下： 图1 框架负地保护系统方案 (1)直流系统正常运行情况下，设备绝缘良好，电流型框架保护电流回路电流为零，装置不动作。 (2)当直流设备绝缘发生变化，设备对柜体外壳放电或短路时，一般电流回路电流达到保护继电器（本方案选用MAS-2过电流继电器）整定值（一般设定为80 A），电流型框架保护动作，向交、直流开关发出跳闸命令，本所直流柜和整流变柜同时跳闸，并联跳牵引变电所向本区段双边供电左右线开关。 (3)由于直流设备和钢轨都是采用绝缘法安装，其作用是减少杂散电流的泄漏途径，减少杂散电流对钢轨、钢筋等金属体的电化学腐蚀，钢轨对地的绝缘电阻是随着绝缘材料的性能变化的，所以电流型框架保护的电流回路的电阻是不