摘要：本文主要探讨地铁牵引供电系统中，直流框架保护的工作原理，分析框架保护动作原因，探究应急措施。在地铁牵引供电系统中，直流框架保护非常重要，有着特殊的意义和作用，它主要是保护地铁的供电和人的安全，因为保护的范围比较大，又同时很重要，是地铁运行的关键，所以自身的故障比较多且原因复杂。
关键词：框架保护；轨电位；保护误动；直流牵引供电系统；保护设置方案
纵观地铁发生故障的多次原因，其中因为钢轨电位升高，导致接触网大部分停电，影响地铁顺利运营，所以探讨直流框架保护动作，分析其动作原因，动作原理，必要时采取一定的合理的应急措施，调整好钢轨电位位置，有利于地铁的安全运营。
1框架保护的工作原理
直流框架保护分为两种，电流型框架保护和电压型框架保护，电流型框架保护如果出了故障，会采用电压型保护。地跌牵引所的负极柜内放置着框架保护装置，以便于直流供电设备的绝缘体如果被破坏，发生泄漏电流时，可以第一时间切除故障，人员的安全和供电设备及时得到保护。
直流牵引供电系统设备的外壳是通过电缆连在一起的，并不是直接接到地上的，而是连到了一个负极柜上，然后在经过一个分流器，用的是对大地绝缘的方式，最后在接到公共地网。如果直流设备的绝缘被损坏，泄漏电流产生时，是从地网经过隧道壁，道床，然后再流到负极，分流器的两端会产生一个电压，电压信号通过隔离放大器输入到保护模块，可以便于测量泄漏电流。
如果电流的泄漏值到了35A时，电流型框架就会第一时间切除故障，发生保护动作，跳开开关。
电压型保护框架可以弥补电流型框架保护的缺陷，因为泄漏电流的泄漏值如果没有达到要求时，电流型框架保护就不会切除故障，这种情况下就需要电压型框架保护。因为钢轨是采用绝缘材料的，绝缘材料的性能直接影响钢轨对大地产生的绝缘电阻，回路电阻比较大时，框架的绝缘会受到损坏，泄漏电流的泄漏值不够要求，就出现上述情况，这个时候就需要电压型框架保护。
电压型保护动作发生的原因是，如果电压值达到，或者超过整定值时，保护动作会延时，因为延长了一段时间，这段延时里，电压还是大于整定值，这个时候电压型保护框架就会发生保护动作。
2电流、电压型框架保护与钢轨电位限制装置的匹配
钢轨电位的限制装置接口端，一端接的是地网，一端接的是钢轨，可以检测钢轨对大地的电压，它是整个框架保护系统中比较重要的一部分装置，检测电压的类型与电压型保护框架相似。如果钢轨电位电压达到整定值的时候，钢轨电位就会发生保护动作，钢轨电位降低。
虽然钢轨电位限制装置和电压型保护框架一样，两种方式检测的都是钢轨对大地产生的电压，来维护地铁正常运营的。但是两者也有不同之处，钢轨电位限制装置是降低钢轨对大地产生的电压值，而电压型框架保护采取的是跳闸，直接保护直流设备的安全，快速切除电流泄漏。钢轨电位限制装置主要保护的是人身安全，维护直流牵引供电系统。两者保护的整定值不一样，也要根据整定值来选择合适的保护装置。
电流型框架保护动作发生时，是由于框架泄漏电流事故发生，电流元件因故障电流经过开启，回路压因为故障电流的通过会有一个高电压产生，电压元件也会启动，此时电流型框架保护动作会跳开开关，产生保护动作。而钢轨电位限制动作产生动作时，是由于钢轨电位升高，而故障电流没有达到整定值，保护动作合上钢轨电位，钢轨接地，降低大地电阻，电流型保护动作就会发生，如果保护动作没有发生，电压型保护动作就会跳开开关，切除故障。
3框架保护动作的原因分析
3.1变电所内部故障
内部故障的情况下，电流型框架保护会发生动作，供电设备内的小动物，柜顶的杂物掉落或者绝缘降低都有可能使得电流型框架保护动作，但是这个时候电流没有达到整定值，钢轨电位装置无法正常运行，电压型框架保护可能会发生动作。如果在检测回路时，发现电流短路，或者元器件故障，依据保护动作发生原理，电压型框架保护和电流型可能会出问题。
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3.2变电所外部故障
变电所外部故障发生的原因有些复杂，有很多原因，例如列车在启动时，大量的电流会产生，接触网断线，绝缘下降等造成钢轨电位升高，这个时候第一时间动作的是钢轨电位限制装置，如果此时钢轨电位限制装置无法第一时间工作，那么此时就会用到电压型框架保护。
所以通过上述所描述的情况，我们知道，变电所内部有问题时，电流型框架发生保护动作。电压检测回路故障时造成的电压型框架保护动作误动，原因大多是由于变电所外部原因引起的，这个时候电压型框架保护作为后备保护启动，因为钢轨电位装置没有正常动作。
4框架保护联跳、复归、闭锁设置方案
4.1联跳功能设置方案对比
联跳功能设置方案是有两种方式，一种是联跳联锁开关，此方式是会造成两个区间的接触网停电，另一种是只跳本所开关不联跳联锁开关，联锁开关就会正常运行，接触网正常有电。
直流框架保护系统中，作为主保护的电流型框架保护如果发生动作，说明变电所内部设备有故障，所以在实际情况中，电流型框架保护动作发生后，再跳联锁开关，这种方式更有安全保障。如果采取的是只跳本所开关，那么本所开关线端下的设备故障的地方就无法得到有效解决，故障可能就会更大，范围更广。
在直流牵引供电系统实际应用中，作为后备保护的电压型框架保护，有两种联跳方式，只跳本所开关适合于故障点在变电所内部，可以缩小故障的影响范围，列车的正常行驶并不受影响，如果故障点在外部，那就无法第一时间切除故障点，钢轨限制装置没有发生动作，就会进一步扩大故障范围，要斟酌后再考虑使用。而断开故障点比较可靠的方式是联跳联锁开关，人员安全得到可靠的保护。至于实际情况中采取哪种方式，就需要综合考虑后决定。
4.2复归功能设置方案对比
关于框架保护的复归方案，一种是本地复归，另外一种是远程复归。如若框架保护采取的动作是联跳联锁，那么列车区间停运后，接触网失去电流，如果想要回复供电就要先复归保护模块。
新线路目前使用的是远程复位功能，变电所内发生故障，电调通过远控的方式复归保护模块，所内故障得以隔离，联锁开关也可以通过远程操作合闸，供电系统恢复。在这种情况下，切除故障，恢复供电的一系列动作都是远程控制的，既节省成本，也不浪费多余时间，实践效果显著。
采取本地复归方式的一般是旧电路，具体操作方法是，框架保护动作发生后，维修人员需要先到现场恢复设备，复归设备后，接触网才能通过联合联锁开关供电，这种方式与新线路相比，中间多了一环维修人员需要赶到故障点的时间，不如新线路采取的方式具有及时性，更具弹性。
4.3合闸闭锁功能设置方案对比
关于合闸闭锁方案现在也是有两种，一种是只闭锁本所合闸，一种是全部闭锁合闸联锁开关。新线路后来逐渐采取的是联锁开关不闭锁，只采取联跳和自动闭锁合闸，在这种情况下，联锁开关直接合闸，接触网第一时间恢复供电，不用电调复归保护模块，如果接触网没有供电，也可以通过试合开关后，检测回路，故障点的影响范围得以确定，再进行检修，时间上更具弹性，检修效率更快。而旧线路采取的闭锁合闸方式相比新线路就没有如此优势了，还是采用的是全部合闸闭锁本所开关和联锁开关的方式。
5结语
本文梳理分析了直流牵引供电系统中，框架保护的各种保护动作发生的原理以及如何互相配合的问题，同时也探讨了框架保护系统中发生的故障原因。鉴于直流牵引供电系统中，框架保护的作用及其重要，选择合适的各种保护动作，第一时间切除故障，保证列车正常运行，也提出了一些相关的如何预防和判断故障点发生的时间和范围的方法，同时对各种保护方案采取了对比的方式，突出了各方案的优缺点，在列车的实际运营中，检修人员要根据实际情况，在保证能够第一时间切除故障，不扩大影响范围的情况下，选取合适的可靠的框架保护方案，提高故障处理效率，保证列车正常运行。
参考文献：
[1]孟科，周非，苗建科，等.地铁牵引供电系统直流馈线保护技术探究[J].科技创新与应用，2019（01）：148-149.
[2]王宇.地铁直流牵引供电保护技术试论[J].建材与装饰，2016（37）：194-195.
[3]王艇.地铁直流牵引供电保护技术与系统实现[D].江苏大学，2006.
论文作者:关庆坤
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/13
标签：框架论文; 钢轨论文; 电流论文; 电压论文; 故障论文; 动作论文; 电位论文; 《电力设备》2019年第2期论文;