摘要：为了防止直流供电设备内部绝缘降低时造成人身危险，同时为了保障外部故障发生时能快速切除故障，每个牵引变电所内设置了一套直流系统框架泄漏保护装置。该保护包含反映直流泄漏电流的过电流保护和反映接触电压的过电压保护。本文对地铁直流框架泄漏保护设置方案进行论述，希望为相关人员提供参考。
关键词：地铁；框架泄漏；保护；设置方案
引言
地铁现如今已经成为人们日常生活当中必不可少的一项重要出行交通工具，地铁直流供电系统能够为地铁提供一定的动力电源，但是地铁直流系统自身的安全问题也会对地铁的正常运行产生一定影响，所以在对直流供电系统方案进行设计和分析的过程中，要充分的将供电系统自身灵活性以及可靠性进行针对性考量。
1框架保护原理
变电所内直流牵引系统设备（包括直流开关柜、负极回流柜、整流器柜）的外壳采用对地绝缘安装方式（与地之间夹有一层橡胶垫），且所有的外壳通过电缆接在一起（简称为框架），然后连到负极柜，再经过一个分流器再接到大地，如图1所示。
图1直流牵引系统的部分设备
图1所示，变电所内直流牵引系统的部分设备采用绝缘安装，其外壳不是直接接地，它们通过电缆接在一起，然后连到负极柜，经过一个1000A/150mV的分流器（R101）再接到公共地网。当框架外壳对地有泄漏时（正极漏电），电流只能经过分流器R101流向公共地网（考虑正常情况下框架对地没有异常短路点或其他导通回路，如某处绝缘降低或有金属工器具依靠在设备外壳上等），再经隧道壁、道床至钢轨（负极），这会使R101上产生一个电压，电流变换器U1将该电压转换为适合输入PLC“模拟输入通道”的小电压值（-10V--10V）输入PLC。
当泄漏电流达到35A时，PLC会输出直流24V电压，驱动跳闸继电器使相应的断路器跳闸。这种电流型框架保护动作是无延时的。同样，框架与负极（钢轨）间的电压信号，经过电压变换器U2转换成一个低电压信号输入PLC，输入的电压信号经过PLC内的程序判断，并与事先贮存的反时限延时曲线比较，如图1；当PLC检测到输入的电压比较高，对应的框架与负极（钢轨）之间的电压已经达到或超过直流100V时，根据比较情况，启动某一段延时后如果在延时的时间段内，电压信号一直达到或超过直流100V，PLC会输出直流24V电压，驱动跳闸继电器使相应的断路器跳闸。
2地铁直流供电系统设置框架泄漏保护的作用
在地铁牵引变电所内的直流开关设备大多数是采用的绝缘安装，其中包括直流开关柜、整流器柜等，大多数都是利用1500v的直流电，使用这种绝缘装置，能够起到一定的保护作用，在柜体外壳正极或者是负极的时候发生绝缘损坏时，能够及时发现故障问题，并及时的切断故障点，从而有效保证整个系统的正常安全运行。一般情况下，直流框架保护以动作类型分为电流型、电压型两种。在框架电流泄露保护之后，在牵引变电所内的直流断路器包括与其相邻的一些区段供电的馈线断路器就会出现跳闸的现象，并且将重合闸进行一定的闭锁，在起动框架电压的保护设备之后，将牵引变电所的所有直流断路器采取跳闸处理，但是并不会将馈线断路器一起联动产生跳闸的现象，。为了能够尽可能快速恢复地铁的正常供电运行，要将框架泄露保护的信号进行一定的隔离。
3框架泄漏保护的设计方案
3.1运行方式
在直流供电系统正常运行的过程中，分流器主要检测电流回路中是否有电流通过，当牵引变电所中的任意直流出现短路的情况下，接地电流就会通过分流器最终流入到接地网当中，在经过一系列的过程之后回到负极位置，。在整个过程中，如果电压出现比电压元件固定数值偏大的情况，电压元件就会在相对应的时间内运作。在整个过程中，只有将一系列的故障问题进行仔细的排查和解决，利用人工来恢复框架泄露的相关保护措施，才能够保证所有的交流和直流短路能够最大限度的恢复正常，从而保证供电系统的正常运行保证地铁的正常运行。在针对框架泄露中的保护过程中，电压元件主要是分两个部分组成，一个是报警段、另外一个则是跳闸段，框架斜路的保护装置基本上是按照人体能够承受的电压水平来进行相对应的调整和设定。
3.2框架泄漏保护电压元件动作
在对钢轨电位实行相对应保护限制装置的时候，需要对钢轨电位的数值进行相对应的设定。由于电压型框架保护期保护的对象是设备，但是钢轨定位的主要保护对象则是工作人员，所以在这种情况下，电压元件只能作为其自身的后备保护力量。而在超过一定时限或者是电压数值的情况下，电压元件就会相对应发出一定跳闸信号，将整个过程中的直流断路器相对应的全部跳闸，但是并不会出现闭锁现象。
4 应急处理程序
①电调通过PC机确认故障类型及开关动作情况。②如果是电压型框架保护动作，通知值班主任、行调、发生电压型框架保护，故障所退出运行，故障所相对应供电分区目前为单边供电。要求维调立即派人到故障牵混所检查处理故障。③如果电流型框架保护动作，通知值班主任、行调：正线接触网事故停电，停电区段；要求维调立即派人到故障牵混所检查处理故障。④电流型框架保护动作，要求值班员打开负极柜后门，按下柜内电流继电器，继电器上的红色按钮复位继电器复位，然后在直流开关柜侧面板处，按下“复归按钮”进行复位。⑤如果能复归：分该所馈线上网隔离开关进行越区供电。⑥如果不能复归：要求值班员解除发至邻所的联跳信号，相邻牵混所直流馈线开关将自动重合闸，电调确认开关动作正常；如果没有自动合闸，电调则立即操作合闸，确认开关合闸成功。⑦故障检查完毕，可以恢复运行时，待非运营时间恢复至正常运行方式。
5 结论与建议
①框架保护的必要性。经过上述对框架保护原理与故障的分析，我们可以得出以下结论：框架保护主要是保护直流牵引系统设备，是重要而不可缺少的。②框架动作的影响面大，恢复时间长。为了避免其误动应重点考虑与轨电位的保护匹配，主要考虑两者之间的延时配合以提高系统保护的可靠性。③框架保护动作分为电流型和电压型两种。如果是电流型框架保护动作，故障很可能在变电所内；电流型框架保护直接影响接触网供电，应第一时间判断清楚故障性质，同时在送电前一定要确认故障区段的列车均已降弓；信息，记录重要信息；而电压型框架保护动作，故障很可能在变电所外。电压型框架保护动作对行车基本上不造成影响，在处理时应以优先保行车，后处理故障为原则；发生在车辆段或末端所时应第一时间考虑越区供电；这两种保护动作处理的方法是不同的，为了减少处理时间，电调必须在远方能判断框架保护动作的类型，至正常运行方式。
结束语
当前，我国城市交通的问题越来越紧张，而在地铁的建设过程中，城市轨道交通直流供电框架泄露保护装置则是其中比较难以控制的问题。由于框架泄露保护自身的影响范围比较大，所以对地铁的实际运行也造成了不小的影响，针对这类情况，只有在不断的实践中进行相对应的分析和总结，减少故障、缩小框架泄露保护的影响范围，这样才能够充分保证地铁的正常安全运行。
参考文献：
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论文作者:党磊涛
论文发表刊物:《基层建设》2017年第22期
论文发表时间:2017/11/20
标签：框架论文; 电压论文; 电流论文; 故障论文; 负极论文; 地铁论文; 动作论文; 《基层建设》2017年第22期论文;