研究課題地鐵直流框架保護(hù)

1、地鐵供電系統(tǒng)牽引設(shè)備框架保護(hù)及應(yīng)急處理措施部門(mén)：供電機(jī)電部姓名：荀浩目錄1 概述41.1 框架保護(hù)定義41.2 框架保護(hù)分類41.2.1 電流型框架保護(hù)41.2.2 電壓型框架保護(hù)41.3 框架保護(hù)元件安裝位置41.4 框架保護(hù)動(dòng)作的可能原因52 框架保護(hù)原理52.1 框架保護(hù)的選擇方案52.1.1 框架保護(hù)裝置的數(shù)量選擇52.1.2 與直流系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備設(shè)置框架保護(hù)的必要性62.2 電流型框架保護(hù)62.2.1 引起電流型框架保護(hù)的放電點(diǎn)62.2.2 電流元件耐受短路電流的能力72.2.3 青島地鐵電流型框架保護(hù)設(shè)置82.2.4 動(dòng)作過(guò)程：82.3 電壓型框架保護(hù)102.3.1 青島地鐵電壓型框

2、架保護(hù)設(shè)置102.3.2 動(dòng)作過(guò)程：102.4 鋼軌電位限制裝置112.4.1 鋼軌電位限制裝置保護(hù)112.4.2 鋼軌電位限制裝置動(dòng)作特性122.4.3 鋼軌電位限制裝置與電壓型框架保護(hù)動(dòng)作分析123 FP-2型框架保護(hù)動(dòng)作的應(yīng)急處理措施133.1 FP-2型框架保護(hù)動(dòng)作133.2 故障處理原則133.2.1 對(duì)于框架保護(hù)主跳所143.2.2 對(duì)于框架保護(hù)被聯(lián)跳所143.3 故障點(diǎn)判斷及恢復(fù)供電流程143.3.1 正線無(wú)車(chē)情況下的電流型框架保護(hù)動(dòng)作（以萬(wàn)年泉路站為例）143.3.2 正線有車(chē)情況下的電流型框架保護(hù)動(dòng)作（以萬(wàn)年泉路站為例）153.3.3 安順車(chē)輛段電流型框架保護(hù)動(dòng)作163.4

3、車(chē)間搶修組織程序163.4.1 發(fā)生電流框架泄漏保護(hù)時(shí)各崗位人員分工163.4.2 趕往故障現(xiàn)場(chǎng)途中各崗位人員分工173.4.3 搶修組到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后各崗位人員分工183.4.4 故障搶修過(guò)程中各崗位人員分工183.4.5 搶修完畢后各成員分工184 總結(jié)181 概述1.1 框架保護(hù)定義牽引變電所內(nèi)的直流供電設(shè)備采用絕緣安裝，主要包括1500V直流開(kāi)關(guān)柜、整流器柜、負(fù)極柜等。當(dāng)直流設(shè)備內(nèi)的1500V正極對(duì)設(shè)備外殼發(fā)生泄漏時(shí)，如不及時(shí)切除，容易將故障擴(kuò)大為1500V正極通過(guò)設(shè)備外殼對(duì)負(fù)極間的短路事故。而直流系統(tǒng)的短路電流非常大，正、負(fù)極短路時(shí)的短路電流可達(dá)幾萬(wàn)安培，對(duì)直流設(shè)備將造成嚴(yán)重危害。直流框架

4、保護(hù)的設(shè)置是為了防止直流開(kāi)關(guān)帶電設(shè)備對(duì)直流柜柜體發(fā)生泄漏或絕緣損壞閃絡(luò)時(shí)，其余的直流保護(hù)起不到應(yīng)有的作用時(shí)，對(duì)人身和設(shè)備產(chǎn)生傷害?？蚣苄孤┍Ｗo(hù)是專門(mén)針對(duì)直流供電設(shè)備對(duì)正極與柜體發(fā)生故障時(shí)的保護(hù)措施。其保護(hù)原理是當(dāng)正極對(duì)柜體外殼發(fā)生絕緣損壞時(shí)，能及時(shí)切除故障，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。1.2 框架保護(hù)分類框架保護(hù)分為電流型框架保護(hù)和電壓型框架保護(hù)。電壓型框架保護(hù)作為電流型框架保護(hù)的后備保護(hù)。 電流型框架保護(hù)電流型框架保護(hù)是通過(guò)一個(gè)電流元件檢測(cè)框架對(duì)地之間的電流，當(dāng)檢測(cè)到的電流值達(dá)到整定時(shí)，電流型框架保護(hù)會(huì)啟動(dòng)。電流型框架保護(hù)通常分為整流器柜框架保護(hù)（對(duì)應(yīng)電流型保護(hù)元件FP-1）和直流開(kāi)關(guān)柜框架保護(hù)(對(duì)

5、應(yīng)電流型框架保護(hù)元件FP-2)。 電壓型框架保護(hù)電壓型框架保護(hù)是通過(guò)一個(gè)電壓保護(hù)元件檢測(cè)框架對(duì)負(fù)極之間的電壓，當(dāng)檢測(cè)到的電壓達(dá)到設(shè)定值，并達(dá)到設(shè)定延時(shí)后，電壓型框架保護(hù)會(huì)啟動(dòng)，本所的直流牽引系統(tǒng)全部跳閘，并閉鎖本所直流斷路器重合閘。框架電壓保護(hù)還與車(chē)站的鋼軌電位限制裝置相配合，作為鋼軌電位限制裝置的后備保護(hù)。1.3 框架保護(hù)元件安裝位置電流型框架保護(hù)元件FP-1和FP-2元件安裝在負(fù)極柜當(dāng)中，接在絕緣的開(kāi)關(guān)柜外殼和變電所接地網(wǎng)之間。電壓型框架保護(hù)元件也安裝在負(fù)極柜當(dāng)中，一端接于直流電源負(fù)極，另一端接設(shè)備外殼。1.4 框架保護(hù)動(dòng)作的可能原因1、接觸軌短路伴隨框架泄漏；2、接觸軌有閃絡(luò)或局部持續(xù)放

6、電伴隨框架泄漏；3、鼠害或其他動(dòng)物、物件引起框架泄漏；4、軌電位偏高引起框架電壓動(dòng)作；5、開(kāi)關(guān)柜正極或電纜存在對(duì)框架的短路或放電現(xiàn)象；6、誤操作或出清時(shí)遺留工器具引起正極對(duì)框架短路2 框架保護(hù)原理圖2.1 框架保護(hù)原理示意圖 當(dāng)發(fā)生正極對(duì)框架的泄漏事故時(shí)，泄漏電流通過(guò)框架，流經(jīng)框架電流檢測(cè)元件、接地網(wǎng)、鋼軌對(duì)地泄漏電阻、鋼軌回到負(fù)極。當(dāng)框架電流元件檢測(cè)到泄漏電流達(dá)到整定值時(shí)，會(huì)向相應(yīng)設(shè)備發(fā)送保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。當(dāng)框架電壓元件檢測(cè)到框架和負(fù)極之間的電位達(dá)到整定值時(shí)，向相應(yīng)設(shè)備發(fā)送保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。2.1 框架保護(hù)的選擇方案2.1.1 框架保護(hù)裝置的數(shù)量選擇青島地鐵采用一套框架泄漏保護(hù)裝置（包括FP-1,F

7、P-2，框架電壓元件），安裝于負(fù)極柜當(dāng)中，當(dāng)發(fā)生框架電流泄漏事故時(shí)，相鄰兩牽引所之間的供電區(qū)段全部停電，會(huì)造成接觸軌大范圍失電，需通過(guò)單邊供電或大雙邊供電為列車(chē)提供電能。由于只設(shè)置一套框架泄漏保護(hù)，誤動(dòng)作幾率相對(duì)較低。深圳地鐵二號(hào)線采用三套框架泄露保護(hù)，兩臺(tái)整流器柜內(nèi)分別設(shè)置一套框架泄露保護(hù)，由于空間有限，在每臺(tái)整流器柜邊側(cè)增設(shè)一面柜體用于安裝框架泄露保護(hù)裝置，直流開(kāi)關(guān)柜的框架保護(hù)原件安裝于負(fù)極柜內(nèi)。當(dāng)整流器正極對(duì)外殼短路，接地電流達(dá)到設(shè)定值時(shí)，只聯(lián)跳整流器對(duì)應(yīng)的交流斷路器和直流進(jìn)線斷路器，另一臺(tái)整流機(jī)組初期可繼續(xù)運(yùn)行，或通過(guò)大雙邊、單邊供電為列車(chē)提供電能，不會(huì)造成大范圍停電。但是由于多增設(shè)了

8、兩臺(tái)保護(hù)裝置，誤動(dòng)作概率也上升了。三號(hào)線取消三套框架泄露保護(hù)，用一套框架泄露保護(hù)實(shí)現(xiàn)三套的功能，主要思路是每臺(tái)整流器柜和直流開(kāi)關(guān)柜外殼通過(guò)串有分流器的電纜連接匯總到一點(diǎn)，再串一個(gè)總分流器后單點(diǎn)接地。每個(gè)分流器將檢測(cè)到的電流信號(hào)輸入到電流檢測(cè)元件內(nèi)，通過(guò)電流檢測(cè)元件內(nèi)部進(jìn)行判斷，總分流器檢測(cè)的電流作用于跳閘。 與直流系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備設(shè)置框架保護(hù)的必要性框架保護(hù)主要檢測(cè)整流器、直流進(jìn)饋線柜內(nèi)正極對(duì)框架的泄漏情況。下面對(duì)變電所內(nèi)上網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)柜和再生制動(dòng)能耗裝置設(shè)置框架保護(hù)的必要性進(jìn)行探討。當(dāng)上網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)柜發(fā)生正極對(duì)柜體泄漏事故時(shí)，泄漏電流超過(guò)對(duì)應(yīng)直流饋線柜保護(hù)定值（如金屬性短路會(huì)使斷路器本體大電流脫扣動(dòng)

9、作，非金屬性短路如果短路電流不夠大，會(huì)使饋線柜過(guò)流或熱過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作）時(shí)對(duì)應(yīng)的直流饋線斷路器保護(hù)動(dòng)作，斷路器斷開(kāi)切除故障點(diǎn)，保證設(shè)備的安全運(yùn)行。所以上網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)柜不設(shè)置框架泄漏保護(hù)。再生制動(dòng)能耗裝置并聯(lián)在直流母排上，將列車(chē)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量經(jīng)逆變裝置回饋到電網(wǎng)中。為防止其直流部分發(fā)生正極對(duì)框架的泄漏事故，在再生制動(dòng)能耗裝置的隔離開(kāi)關(guān)柜和逆變柜上設(shè)置一套框架保護(hù)裝置，但該框架保護(hù)只作用于再生制動(dòng)能耗裝置。當(dāng)該框架保護(hù)動(dòng)作時(shí)，只切除再生制動(dòng)能耗裝置，不影響牽引網(wǎng)的正常運(yùn)行。2.2 電流型框架保護(hù)2.2.1 引起電流型框架保護(hù)的放電點(diǎn)起電流型框架保護(hù)的放電點(diǎn)歸納起來(lái)分為三類：1）放電點(diǎn)發(fā)生在整流器柜內(nèi)

10、。運(yùn)行中引起這種放電的主要原因包括異物侵入（如老鼠等）、空氣高濕度電離、直流電纜絕緣擊穿等。2）放電點(diǎn)發(fā)生在1500V母排或直流開(kāi)關(guān)母線側(cè)取電部分的導(dǎo)體。運(yùn)行中引起這種放電的主要形式為1500V母線尖端對(duì)外殼放電或因雨水侵入導(dǎo)致母線與框架絕緣擊穿。3）放電點(diǎn)發(fā)生在直流開(kāi)關(guān)柜后端的1500V電纜出線樁頭上。運(yùn)行中引起這種放電的主要原因包括異物入侵、因電纜高差引起雨水沿絕緣層倒流導(dǎo)致絕緣擊穿。4）放電點(diǎn)發(fā)生在負(fù)極母排附近。運(yùn)行中引起這種放電的主要原因包括異物入侵，電纜與框架絕緣擊穿。圖2.2 框架保護(hù)常見(jiàn)故障位置2.2.2 電流元件耐受短路電流的能力當(dāng)發(fā)生框架泄漏時(shí)。如果排流柜或鋼軌電位限制裝置投

11、入，那么流經(jīng)框架電流檢測(cè)元件的電流非常大，可以達(dá)到幾十千安。青島地鐵框架電流檢測(cè)元件的耐受電流為100kA，可以滿足極端條件下對(duì)短路電流耐受能力的需求。電流元件的意義不僅在于對(duì)系統(tǒng)絕緣狀態(tài)的監(jiān)察，極端情況下的正極對(duì)外殼間的直接短路也在框架泄漏保護(hù)范圍內(nèi)，電流元件的設(shè)計(jì)選項(xiàng)除考慮其整定值外，還應(yīng)考慮其可能承受的各種短路電流沖擊。圖 2.3 正負(fù)極間的短路電流曲線圖正常情況下短路電流的開(kāi)斷曲線為Ids，此時(shí)短路電流可以到達(dá)的峰值為Id。但是考慮到短路器分閘會(huì)有1-10ms的延時(shí)，所以對(duì)框架電流元件耐受能力進(jìn)行選擇時(shí)，要考慮極端情況下正負(fù)極直接短路時(shí)的短路電流峰值Icc，該電流可達(dá)幾十甚至上百千安。

12、2.2.3 青島地鐵電流型框架保護(hù)設(shè)置當(dāng)電流檢測(cè)元件FP-1或FP-2檢測(cè)到框架泄漏電流大于80A時(shí)，電流型框架保護(hù)啟動(dòng)。使本所牽引機(jī)組饋線斷路器跳閘，所有直流快速斷路器跳閘并閉鎖，聯(lián)跳相鄰牽混所對(duì)應(yīng)的直流饋線開(kāi)關(guān)并閉鎖重合閘。 1#框架電流IF80A跳閘2#框架電流IF80A跳閘表2.1 電流型框架保護(hù)定值設(shè)定 動(dòng)作過(guò)程：N極柜通過(guò)電流檢測(cè)元件FP-1、FP-2實(shí)時(shí)采樣直流1500V系統(tǒng)框架（設(shè)備外殼）的對(duì)地電流，并傳送到SIMATIC S7-200進(jìn)行判斷。FP-2型框架保護(hù)：當(dāng)檢測(cè)到直流開(kāi)關(guān)柜框架（設(shè)備外殼）的對(duì)地電流大于80A時(shí)， K59A2的5、6觸點(diǎn)閉合，向S7-200發(fā)送電流型框

13、架保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。S7-200輸出端Q0.3，Q1.0內(nèi)部觸點(diǎn)閉合，分別使對(duì)應(yīng)的K59A2-1繼電器、K55-1繼電器得電，使 “FP-2框架保護(hù)跳閘”指示燈亮，,N極柜柜門(mén)上的“故障總”指示燈亮。S7-200輸出端Q0.4、Q0.5內(nèi)部觸點(diǎn)閉合，使K00-1FP及K00-2FP繼電器得電，隨即使K59-1FP、K59-2FP、K59-3FP繼電器得電，通過(guò)閉合繼電器K59-1FP輔助觸點(diǎn)發(fā)送跳閘信號(hào)到兩臺(tái)35kV牽引機(jī)組饋線柜的7SJ686，7SJ686命令兩臺(tái)35kV牽引機(jī)組饋線柜跳閘；通過(guò)閉合繼電器K59-2FP輔助觸點(diǎn)發(fā)送跳閘信號(hào)到兩臺(tái)直流進(jìn)線柜的SIMATIC S7-200，進(jìn)線柜SI

14、MATIC S7-200命令兩臺(tái)直流進(jìn)線柜跳閘并閉鎖。同時(shí)通過(guò)閉合繼電器K59-3FP的輔助觸點(diǎn)發(fā)送跳閘和閉鎖信號(hào)到每個(gè)饋線柜的SEPCOS，直流饋線開(kāi)關(guān)直接跳閘并閉鎖。 在跳本所開(kāi)關(guān)的同時(shí)，負(fù)極柜S7-200內(nèi)部觸點(diǎn)閉合使K00-3FP及K59-4FP得電，向211、212、213、214（車(chē)輛段還有215、216）發(fā)送聯(lián)跳鄰所直流開(kāi)關(guān)的信號(hào)（4秒脈沖）到每個(gè)直流饋線柜的繼電器K85，通過(guò)閉合繼電器輔助觸點(diǎn)11和14，向鄰所對(duì)應(yīng)直流開(kāi)關(guān)發(fā)跳閘信號(hào)，鄰所對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)聯(lián)跳繼電器K85L或K85R接收信號(hào)，使對(duì)應(yīng)饋線開(kāi)關(guān)跳閘，并閉鎖重合閘。FP-1型框架保護(hù): 當(dāng)檢測(cè)到整流器框架（設(shè)備外殼）的對(duì)地電流

15、大于80A時(shí)， K59A1的5、6觸點(diǎn)閉合，向S7-200發(fā)送電流型框架保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。S7-200輸出端Q0.2，Q1.0內(nèi)部觸點(diǎn)閉合，分別使對(duì)應(yīng)的K59A1-1繼電器、K55-1繼電器得電，使 “FP-1框架保護(hù)跳閘”指示燈亮，,N極柜柜門(mén)上的“故障總”指示燈亮。S7-200輸出端Q0.4內(nèi)部觸點(diǎn)閉合，使K00-1FP繼電器得電，隨即使K59-1FP、K59-2FP、K59-3FP繼電器得電，通過(guò)閉合繼電器K59-1FP輔助觸點(diǎn)發(fā)送跳閘信號(hào)到兩臺(tái)35kV牽引機(jī)組饋線柜的7SJ686，7SJ686命令兩臺(tái)35kV牽引機(jī)組饋線柜跳閘；通過(guò)閉合繼電器K59-2FP輔助觸點(diǎn)發(fā)送跳閘信號(hào)到兩臺(tái)直流進(jìn)線

16、柜的SIMATIC S7-200，進(jìn)線柜SIMATIC S7-200命令兩臺(tái)直流進(jìn)線柜跳閘并閉鎖。復(fù)位：框架電流保護(hù)的本站復(fù)位須在就地位置，將框架電流繼電器復(fù)歸后，通過(guò)按下在負(fù)極柜柜門(mén)上的“故障總信號(hào)（復(fù)位）”按鈕及直流進(jìn)線柜、饋線柜上的復(fù)位按鈕進(jìn)行復(fù)位。臨站可以手動(dòng)復(fù)歸，也可以由電調(diào)遠(yuǎn)方解除閉鎖后進(jìn)行復(fù)歸。2.3 電壓型框架保護(hù)2.3.1 青島地鐵電壓型框架保護(hù)設(shè)置當(dāng)發(fā)生框架泄漏時(shí)，如果鋼軌對(duì)地絕緣非常好，那么流經(jīng)框架電流檢測(cè)元件的電流可能達(dá)不到整定值80A，所以設(shè)置框架電壓保護(hù)作為電流型框架保護(hù)的后備保護(hù)。青島地鐵三號(hào)線北段將排流柜投入，相當(dāng)于將鋼軌對(duì)地泄漏電阻短接，泄漏電流主要通過(guò)排流柜

17、而不是鋼軌對(duì)地泄漏電阻回到負(fù)極，大大提高了電流型框架保護(hù)的靈敏性。但這樣做使框架電壓元件旁路失效，此時(shí)電壓型框架保護(hù)可以退出。通過(guò)電壓測(cè)量元件檢測(cè)設(shè)備外殼與負(fù)極之間的電壓值，當(dāng)電壓值U>120V時(shí)延時(shí)15s報(bào)警，電壓元件一端接于負(fù)極，另一端接設(shè)備外殼，測(cè)量?jī)烧咧g的電壓?？蚣茈妷篣120V報(bào)警t15s表2.2 電壓型框架保護(hù)定值設(shè)定2.3.2 動(dòng)作過(guò)程：N極柜通過(guò)實(shí)時(shí)采樣直流1500V負(fù)極與設(shè)備外殼之間的電壓，并傳送到負(fù)極柜SIMATIC S7-200進(jìn)行判斷。 報(bào)警：當(dāng)電壓檢測(cè)元件K59U1采樣到負(fù)極與設(shè)備外殼之間的電壓U>150V時(shí)，SIMATIC S7-200判斷負(fù)極與設(shè)備外

18、殼之間的電壓值達(dá)到報(bào)警值,Q0.0、Q1.0內(nèi)部觸點(diǎn)閉合，使K59U1-1和K55-1繼電器得電，對(duì)應(yīng)的N極柜柜門(mén)上的“故障總”指示燈亮，“負(fù)/地保護(hù)報(bào)警”指示燈亮。 跳閘：當(dāng)電壓檢測(cè)元件K59U2采樣到負(fù)極與設(shè)備外殼之間的電壓U>150V時(shí)，SIMATIC S7-200判斷負(fù)極與設(shè)備外殼之間的電壓值達(dá)到報(bào)警值,Q0.1、Q1.0內(nèi)部觸點(diǎn)閉合，使K59U2-1和K55-1繼電器得電，對(duì)應(yīng)的N極柜柜門(mén)上的“故障總”指示燈亮，“負(fù)/地保護(hù)跳閘”指示燈亮。S7-200輸出端Q0.4、Q0.5內(nèi)部觸點(diǎn)閉合，使K00-1FP及K00-2FP繼電器得電，隨即使K59-1FP、K59-2FP、K59-

19、3FP繼電器得電，通過(guò)閉合繼電器K59-1FP輔助觸點(diǎn)發(fā)送跳閘信號(hào)到兩臺(tái)35kV牽引機(jī)組饋線柜的7SJ686，7SJ686命令兩臺(tái)35kV牽引機(jī)組饋線柜跳閘；通過(guò)閉合繼電器K59-2FP輔助觸點(diǎn)發(fā)送跳閘信號(hào)到兩臺(tái)直流進(jìn)線柜的SIMATIC S7-200，進(jìn)線柜SIMATIC S7-200命令兩臺(tái)直流進(jìn)線柜跳閘并閉鎖。同時(shí)通過(guò)閉合繼電器K59-3FP的輔助觸點(diǎn)發(fā)送跳閘和閉鎖信號(hào)到每個(gè)饋線柜的SEPCOS，直流饋線開(kāi)關(guān)直接跳閘并閉鎖。 復(fù)位：框架電壓保護(hù)的復(fù)位須通過(guò)按下在負(fù)極柜柜門(mén)上的“故障總信號(hào)（復(fù)位）”及直流進(jìn)線柜、饋線柜上的復(fù)位按鈕進(jìn)行復(fù)位。2.4 鋼軌電位限制裝置2.4.1 鋼軌電位限制裝

20、置保護(hù)鋼軌電位限制裝置一端接鋼軌，一端接變電所接地網(wǎng)，檢測(cè)的是鋼軌和地之間的電壓。當(dāng)正極對(duì)框架泄漏發(fā)生時(shí)，如果鋼軌絕緣良好，電流型框架保護(hù)沒(méi)有啟動(dòng)，并且電壓型框架保護(hù)失靈，此時(shí)鋼軌電位限制裝置檢測(cè)到的電壓為鋼軌和框架之間的電壓，通過(guò)鋼軌電位裝置三段動(dòng)作閉合，使泄漏電流主要通過(guò)鋼軌電位限制裝置而不是鋼軌對(duì)地泄漏電阻回到負(fù)極，此時(shí)電流能大到幾十千安，使電流型框架保護(hù)能夠迅速動(dòng)作。（1） 當(dāng)鋼軌電位大于120V（安順車(chē)輛段為60V）時(shí)鋼軌電位限制裝置延時(shí)500ms動(dòng)作，使鋼軌與地相連，降低鋼軌電位，并連續(xù)動(dòng)作3次后鋼軌電位仍然高于整定值，合閘后不再斷開(kāi)； （2）當(dāng)鋼軌電位大于250V時(shí)鋼軌電位限制裝

21、置延時(shí)100ms永久合閘；（3）當(dāng)鋼軌電位大于600V時(shí)鋼軌電位限制裝置晶閘管在10ms之內(nèi)導(dǎo)通，鉗制鋼軌對(duì)地電位，向接觸器發(fā)出合閘命令，接觸器永久合閘。鋼軌電位限制裝置I段過(guò)電壓U>120（60）V接觸器閉合T500msN3次數(shù)II段過(guò)電壓U>>150V接觸器閉合T100msIII段過(guò)電壓U>>>600V晶閘管無(wú)延時(shí)導(dǎo)通，接觸器閉合，晶閘管斷開(kāi)表2.3 鋼軌電位限制裝置定值2.4.2 鋼軌電位限制裝置動(dòng)作特性當(dāng)供電分區(qū)沒(méi)有車(chē)輛行駛時(shí)，牽引直流系統(tǒng)運(yùn)行正常情況下，鋼軌對(duì)地電位為零；當(dāng)供電分區(qū)有車(chē)輛行駛或接觸軌發(fā)生短路故障時(shí)，由于鋼軌對(duì)地泄漏電阻的存在，鋼軌電

22、位快速升高，為了保護(hù)在鋼軌上行走的人身安全，當(dāng)鋼軌電位達(dá)到一定值時(shí)，鋼軌電位限制裝置迅速動(dòng)作，將鋼軌與接地網(wǎng)短接，從而降低了鋼軌電位，保護(hù)了在鋼軌上行走的人的人身安全。、圖2.4 框架電壓與軌電位限制裝置的整定曲線圖2.5 正常情況下的鋼軌電位及NPMPD合位下的鋼軌電位2.4.3 鋼軌電位限制裝置與電壓型框架保護(hù)動(dòng)作分析電壓型框架保護(hù)與鋼軌電位限制裝置兩者都是檢測(cè)鋼軌電位對(duì)地電壓，不同的是電壓型框架保護(hù)的作用是保護(hù)直流設(shè)備安全，動(dòng)作于跳閘（報(bào)警），切除直流絕緣泄漏或短路故障；鋼軌電位限制裝置的作用是降低鋼軌對(duì)地電壓，保護(hù)線路上行走的人的人身安全，不動(dòng)作跳閘，牽引直流系統(tǒng)不受影響，列車(chē)正常運(yùn)行

23、。由于電壓型框架保護(hù)整定時(shí)間大于鋼軌電位限制裝置，正常情況下當(dāng)發(fā)生鋼軌電位升高時(shí)，應(yīng)有鋼軌電位限制裝置首先動(dòng)作，使鋼軌與地連通，保證線路上人身安全，當(dāng)鋼軌電位限制裝置拒動(dòng)時(shí)，電壓型框架保護(hù)動(dòng)作于跳閘（報(bào)警），具體參數(shù)如下：當(dāng)鋼軌電位大于120V時(shí)電壓型框架保護(hù)延時(shí)1500ms發(fā)出報(bào)警信號(hào)。國(guó)內(nèi)其他地鐵曾經(jīng)有將電壓型框架保護(hù)設(shè)置為跳閘，并且在鋼軌對(duì)地電壓急劇上升時(shí)，電壓型框架保護(hù)動(dòng)作的優(yōu)先級(jí)高于鋼軌電位限制裝置。這種設(shè)置在電壓型框架保護(hù)的整定曲線和軌電位裝置整定曲線的交點(diǎn)處容易產(chǎn)生誤動(dòng)作。并且電壓型框架保護(hù)容易擴(kuò)大事故影響范圍，所以現(xiàn)在大部分地鐵都設(shè)定軌電位裝置的整定值小于電壓型框架保護(hù)整定值，

24、這樣做可以減小誤動(dòng)作幾率，但也使電壓型框架保護(hù)變成鋼軌電位限制裝置的后備保護(hù)。3 FP-2型框架保護(hù)動(dòng)作的應(yīng)急處理措施3.1 FP-2型框架保護(hù)動(dòng)作由于FP-1型框架保護(hù)故障影響范圍相對(duì)較小，電調(diào)確認(rèn)整流機(jī)組退出運(yùn)行后采用單邊供電或者大雙邊供電方式為接觸軌供電。這里重點(diǎn)討論FP-2型框架保護(hù)動(dòng)作時(shí)的應(yīng)急處理措施。下面以萬(wàn)年泉路站為故障所為例： 當(dāng)萬(wàn)年泉路檢測(cè)到本所直流開(kāi)關(guān)柜框架對(duì)地電流大于80A時(shí)，負(fù)極柜內(nèi)S7-200發(fā)出跳閘信號(hào)。本所321、323跳閘，201、202、211、212、213、214開(kāi)關(guān)跳閘并閉鎖。同時(shí)聯(lián)跳相鄰牽引所得相應(yīng)饋線開(kāi)關(guān)并閉鎖重合閘。即萬(wàn)年泉211聯(lián)跳地鐵大廈213

25、，萬(wàn)年泉212聯(lián)跳地鐵大廈214開(kāi)關(guān)。萬(wàn)年泉213聯(lián)跳振華路211，萬(wàn)年泉214聯(lián)跳振華路212開(kāi)關(guān)。這樣，從地鐵大廈到振華路區(qū)段的接觸軌都會(huì)停電，使故障設(shè)備與有電區(qū)域徹底隔離，保證人員及設(shè)備安全。3.2 故障處理原則FP-2型框架保護(hù)動(dòng)作后，為了保護(hù)故障變電所的設(shè)備運(yùn)行安全，設(shè)計(jì)上采用了在沒(méi)有復(fù)歸動(dòng)作出口的框架保護(hù)信號(hào)前，故障所所有的直流開(kāi)關(guān)及相鄰牽引所的對(duì)應(yīng)饋線開(kāi)關(guān)是不能合上的。為了盡快恢復(fù)接觸軌的供電，應(yīng)立即將動(dòng)作出口的框架保護(hù)信號(hào)復(fù)歸，將故障牽引所撤出運(yùn)行，采用越區(qū)供電的方法，恢復(fù)接觸軌的供電，但切記，故障牽引所在沒(méi)有經(jīng)過(guò)徹底檢查前不能送電。在行車(chē)時(shí)間，為了盡可能減小框架保護(hù)故障對(duì)行車(chē)

26、的影響，縮短故障處理時(shí)間，變電所值班員應(yīng)按應(yīng)急處理步驟進(jìn)行處理，在PSCADA上確認(rèn)報(bào)警信號(hào)等有關(guān)記錄，注意觀察保護(hù)動(dòng)作類型，跳閘開(kāi)關(guān)，并進(jìn)入框架保護(hù)應(yīng)急預(yù)案，將情況及時(shí)通報(bào)相關(guān)人員。3.2.1 對(duì)于框架保護(hù)主跳所電調(diào)拉開(kāi)主跳所所有上網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)，確認(rèn)臨站對(duì)應(yīng)直流饋線斷路器在分閘位置及接觸軌無(wú)電后，合上越區(qū)隔離開(kāi)關(guān)，在解除臨站對(duì)應(yīng)饋線斷路器閉鎖信號(hào)后，合上臨站對(duì)應(yīng)的直流饋線斷路器，實(shí)行大雙邊供電。當(dāng)電調(diào)無(wú)法解除臨站閉鎖，不能遠(yuǎn)程控制鄰所開(kāi)關(guān)合閘時(shí)，拆除負(fù)極柜X3-5端子上的聯(lián)跳發(fā)送線或斷開(kāi)負(fù)極柜內(nèi)聯(lián)跳空開(kāi)F85-211、F85-213、 F85-212、 F85-214，解除向鄰所閉鎖信號(hào)。3.

27、2.2 對(duì)于框架保護(hù)被聯(lián)跳所電流型框架保護(hù)動(dòng)作后，電調(diào)可以通過(guò)主控系統(tǒng)遠(yuǎn)程解除臨站饋線閉鎖，控制鄰所饋線開(kāi)關(guān)合閘，恢復(fù)單邊供電。電調(diào)也可以遠(yuǎn)程解除臨站饋線閉鎖，拉開(kāi)主跳所所有直流饋線隔離開(kāi)關(guān)后，合上主跳所越區(qū)隔離開(kāi)關(guān)，控制鄰所饋線開(kāi)關(guān)合閘實(shí)現(xiàn)大雙邊供電。對(duì)于被聯(lián)跳所，電調(diào)遠(yuǎn)方解除閉鎖信號(hào)后后可以通過(guò)主控系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制或站內(nèi)PSCADA直接進(jìn)行合閘。如果無(wú)法解除聯(lián)跳信號(hào)合閘失敗，可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)拆除211、212、213、214小車(chē)二次接線室內(nèi)的X1B-4端子上的聯(lián)跳接收線，解除聯(lián)跳信號(hào)接收后，對(duì)相應(yīng)饋線開(kāi)關(guān)進(jìn)行合閘，恢復(fù)單邊供電或大雙邊供電。3.3 故障點(diǎn)判斷及恢復(fù)供電流程3.3.1 正線無(wú)車(chē)情況下的

28、FP-2型框架保護(hù)動(dòng)作（以萬(wàn)年泉路站為例）若正線車(chē)輛無(wú)車(chē)時(shí)，A8和A8、B7和B8供電區(qū)段之間分別由電分段斷開(kāi)。萬(wàn)年泉路電流型框架保護(hù)動(dòng)作，此時(shí)電調(diào)先確認(rèn)萬(wàn)年泉路牽引系統(tǒng)退出，隨后拉開(kāi)萬(wàn)年泉路2111、2131、2121、2141上網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)。根據(jù)“先通后復(fù)”的原則，電調(diào)應(yīng)先對(duì)臨站進(jìn)行試送電。此時(shí)分為兩種情況:3.3.1.1 正極對(duì)框架泄漏點(diǎn)在萬(wàn)年泉路直流設(shè)備內(nèi)若正極對(duì)框架泄漏點(diǎn)在萬(wàn)年泉路直流設(shè)備內(nèi)，此時(shí)正線無(wú)短路點(diǎn)。PSCDAD上只有框架保護(hù)動(dòng)作報(bào)文。電調(diào)將地鐵大廈站213、214斷路器，振華路站211、212斷路器復(fù)歸并試送成功，對(duì)A7/A8/B7/B8區(qū)段進(jìn)行單邊供電?；蛘呦群先f(wàn)年泉路2

29、113、2124越區(qū)隔離開(kāi)關(guān)，再對(duì)地鐵大廈站213、214斷路器，振華路站211、212斷路器進(jìn)行復(fù)歸并合閘成功，實(shí)現(xiàn)大雙邊供電。（若復(fù)歸失敗參考第3.2節(jié)）待搶修組前往現(xiàn)場(chǎng)查明故障原因并處理之后，夜間對(duì)萬(wàn)年泉路進(jìn)行試送電。3.3.2.1 由于線路短路伴隨電流型框架保護(hù)發(fā)生若此次框架保護(hù)動(dòng)作是由于正線接觸軌或直流電纜有短路點(diǎn)，使萬(wàn)年泉路直流保護(hù)動(dòng)作伴隨框架保護(hù)的發(fā)生。以地鐵大廈至萬(wàn)年泉路有短路點(diǎn)存在為例，電調(diào)若選擇進(jìn)行單邊供電，振華路211、212斷路器復(fù)歸并合閘成功。A8/B8供電區(qū)段恢復(fù)送電。1）短路點(diǎn)性質(zhì)為金屬性地鐵大廈站213或214線路測(cè)試達(dá)不到使斷路器合閘的最小電阻2500m，無(wú)法

30、成功合閘。此時(shí)應(yīng)根據(jù)萬(wàn)年泉路PSCADA報(bào)文進(jìn)行判斷。若萬(wàn)年泉路報(bào)211或212斷路器DDL保護(hù)跳閘，則故障點(diǎn)多數(shù)為接近地鐵大廈一側(cè)并可確定故障點(diǎn)在上行或下行。隨后接觸軌專業(yè)由該信息進(jìn)入?yún)^(qū)間排查短路點(diǎn)。短路點(diǎn)排除后，建議進(jìn)行單邊送電。若萬(wàn)年泉路報(bào)211或212斷路器本體大電流脫扣動(dòng)作，那么故障點(diǎn)多數(shù)為靠近萬(wàn)年泉路一側(cè)并可確定故障點(diǎn)在上行或下行。隨后接觸軌專業(yè)由該信息進(jìn)入?yún)^(qū)間排查短路點(diǎn)。短路點(diǎn)排除后，按3.3.1.1進(jìn)行恢復(fù)送電。2）短路點(diǎn)性質(zhì)為非金屬性此時(shí)故障發(fā)生原因可能為線路有非金屬性短路點(diǎn)存在時(shí)，直流電纜絕緣破損，發(fā)生對(duì)框架的泄漏事故。地鐵大廈213或214線路測(cè)試通過(guò)，合閘成功。此時(shí)線路

31、上如果仍有非金屬性短路點(diǎn)，可能會(huì)啟動(dòng)饋線柜過(guò)流保護(hù)或熱過(guò)負(fù)荷保護(hù)(未投入)，電流持續(xù)超過(guò)3600A延時(shí)40s后對(duì)應(yīng)斷路器跳閘。需接觸軌專業(yè)根據(jù)相應(yīng)饋線斷路器跳閘信息前往區(qū)間進(jìn)行排查。當(dāng)故障點(diǎn)排除后，按3.3.1.1所述進(jìn)行恢復(fù)送電。由于非金屬性短路伴隨框架保護(hù)發(fā)生或者本所直流設(shè)備泄漏時(shí)故障報(bào)文相似，無(wú)法判斷線路上是否有故障，需要搶修組先前往萬(wàn)年泉路站，對(duì)直流設(shè)備進(jìn)行檢查，找到故障點(diǎn)后，對(duì)直流進(jìn)饋線柜的電流曲線進(jìn)行分析。若電流波形正常，則是直流設(shè)備發(fā)生的框架泄漏事故；如果電流波形顯示為過(guò)流，那么則是線路上有非金屬性短路。針對(duì)這種情況，最好的處理措施不是發(fā)生故障后進(jìn)行處理，而是在日常檢修中確保電纜

32、絕緣良好。當(dāng)發(fā)生線路非金屬性短路時(shí)不會(huì)導(dǎo)致框架保護(hù)的發(fā)生。3.3.2 正線有車(chē)情況下的FP-2型框架保護(hù)動(dòng)作（以萬(wàn)年泉路站為例）青島地鐵3號(hào)線后期規(guī)劃每輛電客車(chē)的行車(chē)間隔在2-3min，如果正線上某站FP-2型框架保護(hù)動(dòng)作，并且此時(shí)若有一輛電客車(chē)剛好在主跳所電分段上，使相鄰的兩個(gè)供電區(qū)段造成連電，此時(shí)如果不采取正確的停送電流程，會(huì)擴(kuò)大事故范圍，對(duì)直流設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p害。正極對(duì)框架泄漏點(diǎn)在主跳所內(nèi)或線路上金屬性短路伴隨框架保護(hù)發(fā)生的故障處理情況和3.3.1所述相同，只要進(jìn)行試送并根據(jù)PSCADA報(bào)文即可確定故障的大致范圍，并按照相同流程就可進(jìn)行送電。當(dāng)線路上是非金屬性故障時(shí)，電調(diào)對(duì)地鐵大廈站213

33、、214斷路器，振華路站211、212斷路器復(fù)歸并試送成功。此時(shí)處于電分段上的列車(chē)應(yīng)在直流饋線柜過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限40s內(nèi)慢速駛出電分段，其余在地鐵大廈站至振華路站之間的電客車(chē)應(yīng)駛出該區(qū)間或盡可能遠(yuǎn)離地鐵大廈和振華路站的電分段，防止非金屬性短路造成二次跳閘時(shí)地鐵大廈或振華路站上停留電客車(chē)，造成連電擴(kuò)大事故范圍。當(dāng)確定短路點(diǎn)存在的區(qū)段時(shí)，對(duì)該區(qū)段進(jìn)行停電檢查排除短路點(diǎn)后，按3.3.1.1所述進(jìn)行恢復(fù)送電。 安順車(chē)輛段電流型框架保護(hù)動(dòng)作安順車(chē)輛段電流型框架保護(hù)動(dòng)作后，車(chē)輛段牽混所322、324牽引機(jī)組饋線斷路器跳閘，直流進(jìn)線斷路器201、202和直流饋線斷路器211、212、213、214、215、

34、216跳閘并閉鎖。車(chē)輛段D1-D6供電分區(qū)失電。暫只考慮框架泄漏點(diǎn)在直流設(shè)備內(nèi)，如何采取由正線向車(chē)輛段供電。斷開(kāi)：安順車(chē)輛段牽混所直流饋線斷路器211/212/213/214/215/216，直流進(jìn)線斷路器201/202；青島北站直流饋線斷路器213、214；拉開(kāi)：安順車(chē)輛段牽混所負(fù)極刀閘2011/2021，上網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)2111/2121/2131/2141/2151/2161；合上：安順車(chē)輛段雙極聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)2113、2124； 確認(rèn)：安順車(chē)輛段2級(jí)手動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)2111-1，2121-1在合位，青島北站上網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)2131、2141在合位； 合上：手動(dòng)越區(qū)隔離開(kāi)關(guān)SL0203(ZL2);合上：直

35、流饋線斷路器213,214；以上完成車(chē)輛段D1至D3分區(qū)支援供電；運(yùn)用庫(kù)內(nèi)送電應(yīng)先合上2131-3手動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)，再將ZY1手動(dòng)電源開(kāi)關(guān)打至進(jìn)線2（庫(kù)外18股道），完成向D6分區(qū)運(yùn)用庫(kù)內(nèi)送電。如D4區(qū)需送電，還應(yīng)合上手動(dòng)越區(qū)隔離開(kāi)關(guān)SL0304；D5分區(qū)無(wú)法送電。3.4 車(chē)間搶修組織程序以萬(wàn)年泉路站由于電流型框架保護(hù)而退出為例3.4.1 發(fā)生電流框架泄漏保護(hù)時(shí)各崗位人員分工以萬(wàn)年泉路框架保護(hù)退出為例1）電調(diào)在發(fā)現(xiàn)及接收到故障報(bào)告后，立即通知供電調(diào)度。2）供電調(diào)度接到電調(diào)故障報(bào)告后，立即通知變電值班室。3）變電值班室接到電調(diào)搶修通知后，值班員A立即查看復(fù)試系統(tǒng)，了解故障情況，并用800M通知值班員

36、B4）變電值班室接到電調(diào)搶修通知后，值班員B立即電話聯(lián)系地鐵大廈駐站人員，通知其立即前往故障站點(diǎn)，做好初期處理工作，并配合電調(diào)進(jìn)行倒閘，盡快恢復(fù)供電。5）值班員B電話聯(lián)系當(dāng)值工班長(zhǎng)，通知其故障信息并且已派駐站人員前往故障站點(diǎn)，請(qǐng)其立刻組織搶修6）值班員B電話聯(lián)系技術(shù)組全員，通知其故障信息并已派駐站人員前往故障站點(diǎn)，請(qǐng)其立即組織搶修7）值班員B電話聯(lián)系車(chē)間主任通知其故障信息8）值班員B立即通知直流開(kāi)關(guān)柜廠家，通知其現(xiàn)場(chǎng)故障情況，并通知其攜帶必要的搶修工具立即前往現(xiàn)場(chǎng)8）值班員A電話聯(lián)系車(chē)間調(diào)度請(qǐng)其安排搶修車(chē)輛，并將車(chē)輛信息通知當(dāng)值工班長(zhǎng)9）當(dāng)值工班長(zhǎng)安排搶修人員攜帶必要的安全防護(hù)器具、工器具、搶修材料和搶修電腦，一起前往萬(wàn)年泉路搶修并派兩人前往振華路配合電調(diào)倒閘。10）技術(shù)組成員了解基本的故障信息，立即前往現(xiàn)場(chǎng)11）駐點(diǎn)人員到達(dá)故障站點(diǎn)，第一時(shí)間通知電調(diào)已到