框架故障保護(hù)與軌電位限制裝置保護(hù)的配合

【摘要】對(duì)框架故障保護(hù)和軌電位限制裝置保護(hù)動(dòng)作原理、結(jié)構(gòu)進(jìn)行了剖析，提出了二者之間的配合方案。
【關(guān)鍵詞】框架 保護(hù) 軌電位 配合 動(dòng)作
在城市軌道交通的直流設(shè)備和電力監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案確定過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到框架故障保護(hù)系統(tǒng)和軌電位限制裝置保護(hù)之間的配合問(wèn)題。本文擬對(duì)框架故障保護(hù)和軌電位限制裝置的保護(hù)原理及二者之間的配合方案探討如下：
每座牽引變電所在負(fù)極柜內(nèi)設(shè)一套低阻抗框架泄漏保護(hù)裝置，用于防止直流設(shè)備內(nèi)部絕緣損壞閃絡(luò)時(shí)造成人身危險(xiǎn)。其原理示意圖見(jiàn)圖1。由圖可知，框架故障保護(hù)主要由一個(gè)測(cè)量泄露電流的元件和一個(gè)電壓監(jiān)視元件組成。

用于漏電流監(jiān)測(cè)的分流器—端接地，通過(guò)隔離放大器測(cè)量漏電流在其兩端產(chǎn)生的電壓；電壓監(jiān)視通過(guò)隔離放大器測(cè)量回流鋼軌與保護(hù)地之間的電位差，可設(shè)定報(bào)警和觸發(fā)跳閘參數(shù)
在漏電流監(jiān)測(cè)中，采用絕緣方式安裝的直流開(kāi)關(guān)設(shè)備通過(guò)一分流器后接保護(hù)地，分流器允許通過(guò)的短路電流值按可達(dá)100kA考慮。觸發(fā)跳閘保護(hù)的門(mén)限值應(yīng)可調(diào)。
在電位差監(jiān)視中，觸發(fā)斷路器跳閘所遵循的允許接觸電壓特性曲線符合相關(guān)規(guī)定；框架故障保護(hù)系統(tǒng)的響應(yīng)比電壓繼電器陜得多，響應(yīng)時(shí)間與被監(jiān)視電壓的幅度大小無(wú)關(guān)。
如果另外還有一單獨(dú)的鋼軌電位限制裝置將運(yùn)行軌與保護(hù)地短接，則電位差監(jiān)視選件跳閘信號(hào)將延時(shí)產(chǎn)生，以使能在二者之間進(jìn)行選擇。
一般要求所有的直流設(shè)備(包括整流器和迷流收集裝置)機(jī)柜安裝與地絕緣，通過(guò)一個(gè)分流器接地，通過(guò)采集該分流器的電流值作為框架故障保護(hù)的啟動(dòng)條件。
鋼軌電位限制裝置主要用于保護(hù)乘客和運(yùn)營(yíng)管理人員的安全，使他們免受存在于車(chē)體(運(yùn)行軌道)和建筑物(車(chē)站、車(chē)場(chǎng)和梁體)之間的高接觸電壓的傷害。當(dāng)發(fā)生超出安全許可的接觸電壓時(shí)，鋼軌電位限制裝置就將鋼軌與大地短接，從而保證人員和設(shè)施的安全。
鋼軌電位限制裝置主要由多級(jí)電壓測(cè)量元件和短路復(fù)合開(kāi)關(guān)組成，其保護(hù)原理示意圖見(jiàn)圖2。短路復(fù)合開(kāi)關(guān)電路由直流接觸器和晶閘管并聯(lián)組成。

正常情況下，直流接觸的觸頭是開(kāi)斷的，晶閘管元件也處于不導(dǎo)通狀態(tài)。鋼軌與大地之間的電壓宜由三級(jí)獨(dú)立的電壓測(cè)量元件(分別用u>、u>>，和u>>>，符號(hào)代表)來(lái)檢測(cè)、顯示和判斷。
在裝置檢測(cè)到的電壓小于電壓測(cè)量元件的整定跳閘值，鋼軌電位限制裝置的短路復(fù)合開(kāi)關(guān)將保持開(kāi)斷狀態(tài)。當(dāng)檢測(cè)到的接觸電壓大于或等于電壓測(cè)量元件u>的閥值，則經(jīng)過(guò)一段可調(diào)整的延時(shí)后，該裝置短路復(fù)合開(kāi)關(guān)的閉合即將鋼軌與大地進(jìn)行有效短接。如果檢測(cè)到的接觸電壓大于或等于電壓測(cè)量元件u>>的閥值，則該裝置短路復(fù)合開(kāi)關(guān)將無(wú)延時(shí)合閘。一旦檢測(cè)到的接觸電壓大于或等于電壓測(cè)量元件u>>的閥值，則復(fù)合開(kāi)關(guān)將通過(guò)晶閘管元件加速合閘，直流接觸器也將無(wú)延時(shí)合閘。
當(dāng)鋼軌電位限制裝置達(dá)到預(yù)先設(shè)定的連續(xù)短路次數(shù)后，該裝置進(jìn)入閉鎖狀態(tài)(恒定合閘狀態(tài))。
框架故障保護(hù)的整定值及其與鋼軌電位限制裝置的配合關(guān)系如下：
如果車(chē)站已安裝了鋼軌電位限制裝置，則建議框架故障保護(hù)不再采用電壓監(jiān)視元件，因?yàn)樵O(shè)電壓監(jiān)視元件目的是用于保護(hù)人身并非考慮設(shè)備安全，而鋼軌電位限制裝置已經(jīng)滿足了保護(hù)人身安全的要求。如果在直流開(kāi)關(guān)柜框架故障保護(hù)中再安裝電壓監(jiān)視元件，只會(huì)增加中壓斷路器直流開(kāi)關(guān)設(shè)備的跳閘次數(shù)，進(jìn)而影響直流牽引網(wǎng)的正常運(yùn)行。一般情況下，只有當(dāng)全線沒(méi)有安裝鋼軌電位裝置時(shí)，才在開(kāi)關(guān)柜的框架保護(hù)中增加電壓監(jiān)視元件。
如果在框架故障保護(hù)中加電壓監(jiān)視元件，并且作為跳閘，則與鋼軌電位限制裝置之間有一個(gè)參數(shù)的配合問(wèn)題。通過(guò)對(duì)二者用的電壓監(jiān)測(cè)元件的設(shè)定值不同(如框架故障保護(hù)：DC 110v左占；軌道電位限制裝置：DC 90v左占)，當(dāng)軌電位達(dá)到各自設(shè)定值后的動(dòng)作延時(shí)后(框架故障保護(hù)動(dòng)作延時(shí)整定約為“；軌道電位限制裝置延時(shí)整定約為0．15s)，由于上述二者整定值的差異，從而保證了軌道電位限制裝置優(yōu)先動(dòng)作，只有在大的故障情況下，電位差不能消除時(shí)才延時(shí)啟動(dòng)框架泄露保護(hù)單元，從而使本站的所有直流開(kāi)關(guān)和對(duì)整流器供電的中壓斷路器跳閘閉鎖，并聯(lián)跳兩邊相鄰變電站雙邊供電的相關(guān)饋線快速開(kāi)關(guān)。
考慮到框架保護(hù)元件的安裝地點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)不同于鋼軌電位裝置，建議將框架保護(hù)的電壓元件的動(dòng)作時(shí)間比鋼軌電位裝置的動(dòng)作時(shí)間至少延時(shí)500ms，保證有選擇性操作，盡量減少對(duì)直流開(kāi)關(guān)設(shè)備的不必要跳閘。