鋼軌電位限制裝置

1、精選文檔摘要對(duì)直流牽引供電系統(tǒng)中鋼軌電位限制裝置在平安方面所起的作用及與框架愛(ài)護(hù)協(xié)作關(guān)系進(jìn)行了分析,對(duì)目前框架愛(ài)護(hù)存在的問(wèn)題進(jìn)行了探討。并提出了鋼軌電位限制裝置主要參數(shù)的選取依據(jù)。建設(shè)在接受晶閘管接觸器型鋼軌電位限制裝置后,框架愛(ài)護(hù)中取消電壓元件。關(guān)鍵詞地鐵,鋼軌電位限制裝置,框架愛(ài)護(hù)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)接受1500架空接觸網(wǎng)供電,以走行軌為回流通路。為削減雜散電流對(duì)土建結(jié)構(gòu)鋼筋、鋼軌、設(shè)備金屬外殼及其它地下金屬管線產(chǎn)生腐蝕,軌道交通建設(shè)過(guò)程中實(shí)行了較為完善的雜散電流防護(hù)措施。即:直流牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)為不接地系統(tǒng),對(duì)直流供電設(shè)備接受絕緣安裝,鋼軌通過(guò)絕緣墊與大地絕緣,以削減雜散電流的泄漏。

2、當(dāng)供電區(qū)段有起動(dòng)或運(yùn)行的列車、或發(fā)生系統(tǒng)短路故障時(shí),因鋼軌作為牽引回流的通路以及鋼軌與地之間過(guò)渡電阻的存在,鋼軌對(duì)地產(chǎn)生肯定的懸浮電位差。為防止鋼軌對(duì)地電位過(guò)高造成人身?yè)p害,每個(gè)車站和車場(chǎng)都設(shè)有鋼軌電位限制裝置()。為滿足直流牽引供電系統(tǒng)平安牢靠運(yùn)行及愛(ài)護(hù)乘客平安的要求,須合理選擇的設(shè)備參數(shù),并考慮與其它設(shè)備之間的協(xié)作關(guān)系。1 動(dòng)作特性及鋼軌對(duì)地電位上升緣由1.1 動(dòng)作特性安裝在各個(gè)車站及停車場(chǎng)內(nèi),監(jiān)測(cè)鋼軌與地之間的電壓。假如該電壓超過(guò)整定值時(shí),動(dòng)作,將鋼軌與地短接。同時(shí),監(jiān)測(cè)流過(guò)中(鋼軌與地之間)的電流。當(dāng)該電流低于整定值時(shí),將自動(dòng)復(fù)位,斷開(kāi)鋼軌與地的連接。1.2 鋼軌對(duì)地電位上升的主要因素

3、正常運(yùn)行狀態(tài)下,供電區(qū)段內(nèi)列車運(yùn)行時(shí),鋼軌中流過(guò)牽引負(fù)荷電流,造成鋼軌對(duì)地電位的上升(正值或負(fù)值)。鋼軌對(duì)地電位的大小,主要與線路上機(jī)車的數(shù)量、負(fù)荷電流、牽引所間距、鋼軌 地間的過(guò)渡電阻等因素相關(guān)。當(dāng)發(fā)生以下故障時(shí),引起鋼軌對(duì)電位的陡升:接觸網(wǎng)與鋼軌發(fā)生短路;接觸網(wǎng)對(duì)架空地線(地)發(fā)生短路故障;直流設(shè)備發(fā)生柜架泄漏故障;牽引變電所整流變壓器二次側(cè)溝通系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路。直流系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),必需在短時(shí)間內(nèi)切除故障或降低鋼軌對(duì)地電位,以保證人身及設(shè)備平安。2 框架愛(ài)護(hù)裝置特性框架愛(ài)護(hù)裝置主要用于當(dāng)直流設(shè)備正極對(duì)設(shè)備外殼發(fā)生短路時(shí),起動(dòng)相應(yīng)斷路器跳閘,快速切除故障,使供電設(shè)備免遭損壞。它主要由電流

4、、電壓測(cè)量元件組成。電流測(cè)量元件一端接設(shè)備外殼,另一端接地,用于檢測(cè)外殼與地之間流過(guò)的故障電流。電壓測(cè)量元件用于測(cè)量設(shè)備外殼與直流設(shè)備負(fù)極之間的電壓,一端接于負(fù)極,另一端接設(shè)備外殼。當(dāng)任意一個(gè)直流設(shè)備內(nèi)正極對(duì)外殼短路時(shí),接地電流通過(guò)電流測(cè)量元件流入地網(wǎng),再通過(guò)鋼軌與地之間的過(guò)渡電阻(或排流柜)回到鋼軌(負(fù)極)。當(dāng)接地電流達(dá)到整定值時(shí),框架愛(ài)護(hù)的電流元件動(dòng)作; 同時(shí)電壓測(cè)量元件檢測(cè)負(fù)極與設(shè)備外殼間的電壓值,當(dāng)電壓大于整定值時(shí),電壓元件在整定的時(shí)間內(nèi)動(dòng)作,使相應(yīng)的交、直流斷路器跳閘,切除故障?？蚣軔?ài)護(hù)裝置及接線如圖1所示。3 與框架愛(ài)護(hù)動(dòng)作時(shí)間協(xié)作及存在問(wèn)題分析3.1動(dòng)作時(shí)間的協(xié)作主要用于愛(ài)護(hù)人身

5、平安,其動(dòng)作特性應(yīng)能滿足50122-1( )標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的的人體耐受電壓-時(shí)間特性曲線的要求。如表1所示。列車的正常起動(dòng)及運(yùn)行時(shí),鋼軌-地電位上升。當(dāng)測(cè)出鋼軌-地電位超過(guò)整定值時(shí),動(dòng)作,將鋼軌與地短接。由圖1可知,與框架愛(ài)護(hù)的電壓元件測(cè)量基本上是同一個(gè)電壓值。此時(shí)框架愛(ài)護(hù)不應(yīng)動(dòng)作。目前實(shí)行的協(xié)作方式是框架愛(ài)護(hù)電壓元件動(dòng)作時(shí)間整定值比動(dòng)作時(shí)間整定值長(zhǎng)(相同的測(cè)量電壓條件下),或電壓整定值比要高。當(dāng)直流設(shè)備的正極對(duì)設(shè)備外殼發(fā)生短路故障時(shí),和框架愛(ài)護(hù)的電壓元件均檢測(cè)到一個(gè)瞬時(shí)的高電壓。此時(shí)要求框架愛(ài)護(hù)應(yīng)先于動(dòng)作。3.2 框架愛(ài)護(hù)存在問(wèn)題分析(1)軌道交通投入運(yùn)行初期,鋼軌對(duì)地絕緣性能較好,當(dāng)牽引所直流

6、設(shè)備發(fā)生框架泄漏故障時(shí),流過(guò)電流元件中的電流很小,框架愛(ài)護(hù)電流元件不動(dòng)作。當(dāng)電壓元件檢測(cè)到鋼軌和地之間的電壓大于整定值時(shí),框架愛(ài)護(hù)在整定的時(shí)間內(nèi)動(dòng)作,整流機(jī)組交、直流側(cè)斷路器跳閘。當(dāng)某一個(gè)牽引變電所發(fā)生框架泄漏故障時(shí),整條線路的鋼軌對(duì)地電位都會(huì)上升。即各個(gè)牽引變電所框架愛(ài)護(hù)電壓元件會(huì)檢測(cè)到負(fù)極與地之間較高的電壓值,并同時(shí)起動(dòng)框架愛(ài)護(hù)。如此,其它未發(fā)生框架泄漏故障的牽引變電所框架愛(ài)護(hù)產(chǎn)生誤動(dòng)作,擴(kuò)大了事故停電范圍。當(dāng)接觸網(wǎng)對(duì)架空地線發(fā)生短路時(shí),其動(dòng)作狀況與其相同。(2)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行之后,鋼軌對(duì)地絕緣性能下降,過(guò)渡電阻減小,發(fā)生框架故障時(shí)框架愛(ài)護(hù)電流元件能夠牢靠動(dòng)作,并作用于相應(yīng)的斷路器跳閘。

7、但此時(shí)鋼軌與地之間的電位差值減小,當(dāng)整定值過(guò)高時(shí),框架愛(ài)護(hù)的電壓元件不動(dòng)作。(3)直流設(shè)備發(fā)生框架泄漏故障時(shí),本所的直流斷路中沒(méi)有電流或很小的電流流過(guò)(鄰所貢獻(xiàn),如圖1中1/2、2/2),直流快速開(kāi)關(guān)不能在短時(shí)間內(nèi)切除故障,即使直流斷路器能快速跳閘,框架泄漏故障也未切除。只有當(dāng)整流機(jī)組溝通側(cè)斷路器跳閘后,才能切除框架泄漏故障。在故障切除之前,兩端的電壓與框架愛(ài)護(hù)電壓元件測(cè)量的電壓相同,若不能在要求的時(shí)間內(nèi)閉合,則可能導(dǎo)致電擊傷人大事的發(fā)生。當(dāng)動(dòng)作后,形成了一個(gè)金屬性的近端通路,通過(guò)的短接作用使框架愛(ài)護(hù)電流元件中流過(guò)較大的短路電流,框架愛(ài)護(hù)裝置能夠牢靠動(dòng)作,快速切除故障。當(dāng)接觸網(wǎng)對(duì)架空地線發(fā)生短

8、路時(shí),的快速動(dòng)作使架空地線與負(fù)極間形成了一個(gè)金屬性的通路,饋線斷路器及架空地線中流過(guò)較大的短路電流,可使本所饋線斷路器中的大電流脫扣,愛(ài)護(hù)/定時(shí)限過(guò)電流愛(ài)護(hù)動(dòng)作快速跳閘,切除故障。從以上分析可知,框架愛(ài)護(hù)電壓元件在實(shí)際使用過(guò)程中存在誤動(dòng)和拒動(dòng)的可能性,有時(shí)不但起不到愛(ài)護(hù)設(shè)備的作用,反而會(huì)造成事故障范圍的擴(kuò)大。因此建議框架愛(ài)護(hù)中取消電壓元件。4 電氣參數(shù)分析4.1 的類型主要有兩種類型:接觸器型和晶閘管接觸器組合型。接觸器型,是在檢測(cè)到軌地電位值高于整定值時(shí),接觸器動(dòng)作,將鋼軌與地短接,其動(dòng)作時(shí)間約為150200。晶閘管接觸器組合型,由晶閘管回路及接觸器回路兩個(gè)主回路構(gòu)成。當(dāng)檢測(cè)到軌地電位值高于

9、整定值時(shí),晶閘管快速導(dǎo)通,同時(shí)起動(dòng)接觸器動(dòng)作,將鋼軌與接地極短接,因此其動(dòng)作時(shí)間格外短(約為3)。4.2晶閘管接觸器型主要參數(shù)的選取(1)承受的最大短路電流直流牽引供電系統(tǒng)中,承受短路電流最嚴(yán)峻的狀況是發(fā)生框架泄漏故障或接觸網(wǎng)與架空地線短路時(shí)。當(dāng)動(dòng)作后,晶閘管主回路中通過(guò)的短路電流為本所整流機(jī)組供應(yīng)的短路電流及相鄰牽引所供應(yīng)的短路電流1、2之和(如圖1所示)。依據(jù)計(jì)算結(jié)果可知(對(duì)于不同容量的整流機(jī)組、牽引變電所間距,其電流值將有所變化),晶閘管主回路中電流的變化如圖2所示。因此在選取時(shí),承受短路電流的力量應(yīng)能滿足最嚴(yán)峻故障時(shí)的短路電流而不致?lián)p壞。(2)晶閘管承受的時(shí)間當(dāng)發(fā)生框架泄漏故障時(shí),晶閘管回路導(dǎo)通,框架愛(ài)護(hù)電流元件測(cè)出泄漏電流。從啟動(dòng)框架愛(ài)護(hù)到本所溝通側(cè)斷路器及直流斷路器全部跳閘的時(shí)間約為120170,而接觸器的動(dòng)作時(shí)間約為150200。因此,晶閘管回路承受短路電流的持續(xù)時(shí)間,應(yīng)為晶閘管回路導(dǎo)通后始終到接觸器回路合閘的時(shí)間。5 結(jié)語(yǔ)(1)當(dāng)直流設(shè)備發(fā)生框架泄漏故障或接觸網(wǎng)與架空地線短路時(shí),為保證人身平安,動(dòng)作時(shí)間應(yīng)滿足50122-1標(biāo)準(zhǔn)的要求。(2)裝置工作的最嚴(yán)峻工況為發(fā)生框架泄漏故障或接觸網(wǎng)與架空地線短路時(shí)。此時(shí)承受短路電流最大,持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng),選擇的應(yīng)能承受最嚴(yán)峻故障狀況下的短路電流,而不致?lián)p壞設(shè)備。(3