钢轨电位限制装置
直流系统其它保护—钢轨电位限制装置
认知钢轨电位限制装置原理
➢ 当装置电压值大于或等于70V但小于120V时，由装置延时启动 接触器，整定时间5s，从而确保轨道的“零”电位。当流过直 流分流器（DCCT）的电流值小于50A时，装置复位。
03
认知钢轨电位限制装置原理晶闸管的作用
图1中晶闸管的作用是当电压120V时，由装置给它发出触发 指令，使其瞬时动作，一个反向，三个正向，以保证当轨道 和大地之间的电压120V时，反向晶闸管动作；
01
认知钢轨对地电位分布
而且，由于列车车体与走行轨可靠接触，当列车停靠车站站台 时，列车与站台（可视为大地）之间的电位差将会很大，如果超 过允许范围（德国DIN标准规定为90V以下，我国国家标准 GB/T10411-2005规定：在最大负载时，钢轨上任意一点对地电 位差应不大于60V），将危及乘客的人身安全。
电压信号分别通过R3和R4将高电压量转换成低电压量，R3和 R4是15kΩ的可调电阻，R3检测在轨道和大地之间的电压为负电 时的电压量；
R4检测在轨道和大地之间电压为正电时的电量，所探测到的电 压量在TP01点引入逻辑回路中，经逻辑回路判断后出动作指令。
05
认知钢轨对地电位分布
教学目标
要求学生通过学习，了解并掌握钢轨对地电位分布以 及钢轨对地电位升高的原因等知识。
教学重点
1
认知钢轨对地电位分布
2 认知钢轨对地电位升高的原因
目录
01
认知钢轨 对地电位
分布
02
认知钢轨 对地电位
功能
03
认知钢轨对 地电位升高
的原因
认知钢轨对地电位分布
正常情况下，牵引直流供电系统中钢轨对地电位一般为零，当 供电区域有车辆运行或发生接触网短路故障时，由于钢轨对地泄 漏电阻的存在，钢轨对地电位快速升高。有时钢轨对地电位较 高，甚至超过安全电压。
北京地铁大兴线钢轨电位限制装置瞬动原因分析与优化设计
北京地铁大兴线钢轨电位限制装置瞬动原因分析与优化设计随着城市轨道交通的迅速发展，地铁在城市交通中发挥着不可替代的作用。
地铁供电牵引系统为电力机车的运行提供持续不断的直流电源动力，其安全可靠的运行是地铁安全运营的重要保障。
北京地铁大兴线自开通试运营以来，总是出现钢轨电位Ⅱ段多站同时瞬动的异常现象，通过分析轨电位Ⅱ段保护动作的规律特征，查找轨电位升高的原因，提出了解决问题的方案并优化了轨电位二次保护回路的设计，提高了运营效率，保证了运营安全。
标签：地铁；钢轨电位限制装置；保护设置；优化设计1 供电系统概述北京地铁大兴线全长21.8 km，供电系统由10 kV中压环网系统、动力照明配电系统和牵引供电系统三大部分组成。
牵引供电系统如圖 1 所示，正常运行方式为双边供电，故障运行方式为单边供电、大双边供电。
各种运行方式下，主回流均通过走行轨直接回流至负极。
由于短路电流的存在，可能会引起回流回路和大地间产生超出安全许可的接触电压，因此，需要在车站回流轨（钢轨）和接地端子之间装设钢轨电位限制装置（OVPD）。
此外，杂散电流通过排流柜收集，然后统一接至负极，从而保证对隧道和车站结构及金属管线的保护。
2 钢轨电位限制装置工作原理2.1 系统构成钢轨电位限制装置系统构成如图 2 所示，主要由复用开关、电压测量元件、PLC 逻辑控制模块等组成。
当发生超出安全许可的接触电压时，此钢轨电位限制装置就将钢轨与大地快速短接，使钢轨电位下降，从而保证旅客和工作人员人身安全。
2.2 基本原理钢轨电位限制装置工作原理如图 3 所示。
复用开关由晶闸管元件和接触器组成，在正常情况下，直流接触器的触头是断开的，同时晶闸管处于截止状态；在轨道电位异常的情况下，可以将钢轨与大地用等电位母线短接。
钢轨与大地之间的电压由电压表监测并显示，而电压测量元件U>、U>>、U>>> 判断电压是否超过设定值，进而晶闸管模块执行相应的动作。
NPMPD 钢轨电位限制装置
A.1 概述 .............................................................................................................................................................. 5 A.1.1 文档目的.............................................................................................................................................. 5 A.1.2 保证...................................................................................................................................................... 5 A.1.3 文档信息.............................................................................................................................................. 5 A.1.4 资料复印件 .......................................................................................................................................... 5
钢轨电位限制装置与框架保护关系的分析
钢轨电位限制装置与框架保护关系的分析列车的正常起动及运行时,钢轨-地电位升高。
当ＯＶＰＤ测出钢轨-地电位超过整定值时,ＯＶＰＤ动作,将钢轨与地短接。
由图1可知,ＯＶＰＤ与框架保护的电压元件测量基本上是同一个电压值。
此时框架保护不应动作。
目前采取的配合方式是框架保护电压元件动作时间整定值比ＯＶＰＤ动作时间整定值长(相同的测量电压条件下),或电压整定值比ＯＶＰＤ要高。
当直流设备的正极对设备外壳发生短路故障时,ＯＶＰＤ和框架保护的电压元件均检测到一个瞬时的高电压。
此时要求框架保护应先于ＯＶＰＤ动作。
一、框架保护存在问题分析1、轨道交通投入运行初期,钢轨对地绝缘性能较好,当牵引所直流设备发生框架泄漏故障时,流过电流元件中的电流很小,框架保护电流元件不动作。
当电压元件检测到钢轨和地之间的电压大于整定值时,框架保护在整定的时间内动作,整流机组交、直流侧断路器跳闸。
当某一个牵引变电所发生框架泄漏故障时,整条线路的钢轨对地电位都会升高。
即各个牵引变电所框架保护电压元件会检测到负极与地之间较高的电压值,并同时起动框架保护。
如此,其它未发生框架泄漏故障的牵引变电所框架保护产生误动作,扩大了事故停电范围。
当接触网对架空地线发生短路时,其动作情况与其相同。
2、经过一段时间运行之后,钢轨对地绝缘性能下降,过渡电阻减小,发生框架故障时框架保护电流元件能够可靠动作,并作用于相应的断路器跳闸。
但此时钢轨与地之间的电位差值减小,当整定值过高时,框架保护的电压元件不动作。
3、直流设备发生框架泄漏故障时,本所的直流断路中没有电流或很小的电流流过(邻所贡献,如图1中Ｉ1/2、Ｉ2/2),直流快速开关不能在短时间内切除故障,即使直流断路器能快速跳闸,框架泄漏故障也未切除。
只有当整流机组交流侧断路器跳闸后,才能切除框架泄漏故障。
在故障切除之前,ＯＶＰＤ两端的电压与框架保护电压元件测量的电压相同,若ＯＶＰＤ不能在要求的时间内闭合,则可能导致电击伤人事件的发生。
SCD钢轨电位限制装置说明书
2.3
有关警告信息的解释 ..................................................... 7
2.4
安全规则 ............................................................... 7
2.5
电气危险源 ............................................................. 7
11.2.1 功能测试............................................................. 27
11.2.2 检测接触器触头....................................................... 27
11.3 修理 .................................................................. 27
2 安全.................................................................. 6
2.1
正确使用 ............................................................... 6
2.2
人员资格 ............................................................... 6
13.3 预整定值 .............................................................. 30
地铁供电系统钢轨电位限制装置保护概述
地铁供电系统钢轨电位限制装置保护概述发表时间：2018-10-01T13:49:12.063Z 来源：《基层建设》2018年第26期作者：贾韬烈[导读] 摘要：在地铁直流牵引供电系统中，无论是接触轨式系统还是架空接触网式系统，均采用钢轨作为回流，而钢轨又存在泄漏电阻，因此，列车在供电区间内正常运行时，不可避免地造成钢轨对地电位的升高。
中铁电气化局集团第三工程有限公司河南郑州 450000摘要：在地铁直流牵引供电系统中，无论是接触轨式系统还是架空接触网式系统，均采用钢轨作为回流，而钢轨又存在泄漏电阻，因此，列车在供电区间内正常运行时，不可避免地造成钢轨对地电位的升高。
钢轨电位过高将对乘客的人身安全造成威胁，为此必须设置钢轨电位限制装置（OVPD）。
基于此种原因文章就地铁供电系统钢轨电位限制装置保护展开分析和探讨。
关键词：地铁供电系统；钢轨电位限制装置；保护引言由于在城市轨道交通的牵引供电直流系统中，直流设备和钢轨都是采用绝缘法安装，其作用是减少杂散电流的泄漏途径，减少杂散电流对钢轨、结构钢筋等金属体的电化学腐蚀，钢轨对地的绝缘电阻是随着绝缘材料的性能变化的，所以电流型框架保护的电流回路的电阻是不确定的，当电阻很大时，可能会造成电流回路检测值达不到整定值的要求，从而会发生设备绝缘下降时电流型框架保护未动作的情况，所以钢轨电位限制装置就是为了弥补这个缺陷，因此就需要研究地铁供电系统钢轨电位限制装置保护。
1钢轨电位限制装置工作原理钢轨电位限制装置主要由直流接触器、晶闸管、控制器等元器件组成，其原理示意图如图1所示。
钢轨电位限制装置一端连接变电所接地网，一端接到钢轨上，测量钢轨与地之间的电压。
当某供电区间无车时，在直流牵引系统正常工作的情况下，钢轨与地之间的电位为零。
当供电区间内有车运行或发生短路故障时，由于钢轨和地之间存在漏泄电阻的情况，钢轨电位迅速升高；当钢轨电位超过设定的阈值时，钢轨电位限制装置启动，短接钢轨与接地网使钢轨电位下降，从而保护车站旅客的人身安全。
关于轻轨钢轨电位限制装置的应用探讨
关于轻轨钢轨电位限制装置的应用探讨摘要：钢轨电位限制装置是轨道交通的重要组成部分，主要在直流牵引供电系统中对设备和人员安全方面起到重要的保护作用；钢轨电位限制装置受各种因素影响导致故障时，严重时将导致供电中断，引发列车停运事故；为了确保钢轨电位限制装置经常处于良好状态，保障轻轨正常运营。
本文结合笔者工作实际，介绍了钢轨电位限制装置在轻轨日常运营中的注意要点，并提出钢轨电位限制装置一些主要参数选取的依据，对轻轨运营中钢轨电位限制装置工作具有一定的参考价值和实际意义。
关键词：轻轨；钢轨电位限制装置；应用探讨城市轨道交通牵引回流系统利用走行轨作为回流通路，由于轨道上不可避免的存在纵向电阻，当轨道上流过电流时，在轨道与地之间存在一个电位差，该电位差可能超过安全许可电压，对乘客人身安全造成危害。
当钢轨电位限制装置检测到轨电位绝对值超过安全电压允许值后，通过钢轨电位限制装置的动作将轨道和大地短接，从而保护乘客和工作人员的安全。
1.钢轨电位装置功能设置及应用钢轨电位限制装置由直流接触器、可控硅回路、测量和操作回路、信号接口端子、保护装置、防凝露加热器、状态显示面板等组成。
1.1正常情况下，直流接触器的触头是断开的。
非正常情况下，通过三级电压检测系统控制短路装置与大地有效短接。
1.2根据EN50122-1的要求，钢轨电位限制装置的出厂设定值如下：（1）第一级电压检测U1（U>）：92V<1s（时间可设0.1-120s，动作电压25-160VDC）可设。
测得的电压值大于或等于U1的阈值，经过一段设定的延时后（0.1-120s可设，默认值1s），该装置将回流回路有效短接。
10s（0.1-99s可设，默认值10s）之后，直流接触器再次自动断开。
如果当时的电压值小于U1的阈值，则钢轨电位限制装置经过一段可跳闸的延时后再进入正常状态。
如果电压值又变得很高，将再次发生短路。
此过程一直持续到电压又保持在许可范围内，或短路次数达到预定数字（次数1-9次可设，默认值3次）。
轨电位限制装置原理
钢轨电位限制装置原理简介钢轨电位限制装置（RVLD）采用户内型，安装于车站和车辆段。
由接触器、晶闸管回路、测量和操作回路、信号接口端子、保护装置、防凝露加热器、状态显示设备等组成。
每台装置均配有一个带有液晶显示屏的小型PLC（LOGO），用于参数的设定、调整和显示。
控制原理采用了闭环控制，即使在辅助电源失去的情况下，也可以保持将钢轨和大地短接，保证人身安全。
一旦电源恢复，短路装置将恢复断开。
(原理简图见附图)钢轨是回流轨，钢轨对地又是绝缘安装的，相对地而言钢轨是带有一定电位的。
为了监视钢轨电压并限制钢轨电压，保护人身安全，采用轨电位限制装置来实现这一功能。
轨电位限制装置现有定值整定如下:B01：3次; B02：10S ; B03：0.8SB04: 60h B05:60S ; F21:90VF22:150V F24:2V接触器（带晶闸管）短路装置1、正常情况下，直流接触器的触头是断开的。
2、非正常情况下，通过三级电压检测系统控制短路装置与大地有效短接。
a）第一级电压检测U>(F21:90V)，延时短接如果检测到钢轨与大地之间的接触电压大于或等于第一级电压测量装置的设定值U>，则经过一段延时（整定为B03:0.8S）后，直流接触器将钢轨与大地进行有效短接。
短路装置在第一级电压检测装置动作后，将钢轨与保护地进行短接，经一定时间间隔(整定为B02:10S)后恢复开断。
闭锁状态（恒定合闸），当短路装置在两次动作时间间隔小于B05:60秒内连续动作B01:3次后，若连续两次动作的时间间隔大于60S则LOGO重新计数。
短路装置将不再断开，而处在恒定合闸状态并给出报警信号。
b）第二级电压检测U>>（F22:150V），无延时短接如果检测到钢轨与大地之间的接触电压大于或等于第二级设定值U>>，则直流接触器无延时永久合闸，不再恢复开断。
c）第三级电压检测U>>>，（设定为600V）。
轨电位限制装置的功能
轨电位限制装置的功能
1. 轨电位限制装置是什么？
轨电位限制装置（TPWS）是一种列车保护系统，它能够监测列车的速
度和位置，并在必要时自动减速或停车，以避免列车超速或进入禁止
区域。
2. TPWS的主要功能是什么？
TPWS的主要功能是保证列车运行安全。
它能够监测列车的位置和速度，并在必要时触发列车的制动系统，以避免列车超速或进入禁止区域。
3. TPWS如何工作？
TPWS系统通过在轨道上安装电磁场传感器来监测列车的位置和速度。
当列车接近减速区域时，传感器会向列车发送信号，触发列车的制动
系统。
如果列车未能减速到规定速度，TPWS系统将自动停车。
4. TPWS的优点是什么？
TPWS系统能够提高列车运行的安全性和可靠性。
它能够监测列车的位
置和速度，并在必要时自动减速或停车，避免列车超速或进入禁止区域，从而减少事故的发生。
5. TPWS的缺点是什么？
TPWS系统的成本比较高，需要在轨道和列车上安装许多传感器和设备。
此外，TPWS系统也需要定期维护和检修，以确保其正常运行。
6. TPWS的应用范围是什么？
TPWS系统广泛应用于铁路、地铁和轻轨等城市轨道交通系统中，以保证列车运行的安全性和可靠性。
此外，TPWS系统也被用于高速列车和货运列车等其他类型的铁路运输系统中。
钢轨电位限制装置动作现象情况浅析
钢轨电位限制装置动作现象情况浅析摘要：随着城市轨道交通的蓬勃发展，地铁成为最佳大众交通运输工具。
供电系统设置钢轨电位限制装置，确保车站乘客和运营维护人员的人身安全。
文章简要分析钢轨电位限制装置在运营过程中易出现的动作分析，希望可以提供一些有价值的参考意见。
关键词：OVPD；Ⅰ段动作；情况分析城市轨道交通是以走行轨为回流通路的DC1500V牵引供电系统，为确保车站乘客和运营维护人员的人身安全，牵引供电系统在车站变电所、车辆段及停车场检修库内设置了钢轨电位限制装置（OVPD），用来将钢轨的电位限制在预定的人身安全范围内。
同时，在直流设备发生框架泄漏或接触导线发生短路的瞬间，通过钢轨电位限制装置提供故障电流的金属通路，使系统快速识别并清除故障。
1、空载期间钢轨电位限制装置动作情况成都地铁ⅹ号线工程全线共14个车站1个停车场，设置OVPD共16台。
钢轨电位限制装置用于室内安装，由短路装置、测量和操作回路、电力监控（SCADA）通信接口模块、防凝露加热器、状态显示及相应的二次回路等组成。
根据统计，空载期间OVPD动作主要集中在正线3个站及停车场，主要为Ⅰ段U>动作。
停车场检修库L1#、L11#钢轨电位Ⅰ段电压保护频繁动作尤其突出，高峰时段Ⅰ段U>动作的次数达51次，主要集中在15:00-18:00区段。
电压保护Ⅰ段U>动作合闸并闭锁，现场手动复位分闸后，该设备又发生Ⅰ段U>动作合闸并闭锁，复位操作几次，钢轨限位装置才能处于分闸状态。
2、钢轨电位限制装置联锁逻辑图与分析钢轨电位限制装置联锁逻辑图（一）钢轨电位限制装置联锁逻辑图（二）正常情况下接触器的主触头是断开的，晶闸管处于阻断状态，非正常情况下由电压检测系统控制接触器的主触头短接。
当钢轨与保护地之间的电位差大于装置Ⅰ段动作电压U>时，则直流接触器在延时T1后，将钢轨与保护地进行有效短接，并经过延时Toff后自动恢复开断。
当在规定的T>内装置连续动作达到规定的次数n次后，接触器不再自动恢复开断而处在持续合闸的闭合状态，可通过手动或远方复归。
城轨杂散电流与钢轨电位限制装置的关系探讨
城轨杂散电流与钢轨电位限制装置的关系探讨城轨交通是城市公共交通系统的重要组成部分，其安全运行是保障城市交通运输安全的重要保证。
而城轨杂散电流与钢轨电位限制装置之间的关系则是城轨运行安全的关键因素之一。
本文将对城轨杂散电流与钢轨电位限制装置的关系进行探讨，分析其对城轨运行安全的重要性，并提出相应的解决方案和建议。
一、城轨杂散电流的概念及对城轨安全的影响城轨杂散电流是指在城市轨道交通系统中因地下铁路、有轨电车、轻轨等不同交通方式的轨道线路和接触网相互交叉或平行，通过地面等引起的杂散电流。
这些杂散电流会对城轨的运行安全和设备正常运行造成极大影响。
1. 对城轨设备的影响城轨杂散电流对城轨设备的影响主要表现在设备的绝缘破坏、设备的电磁干扰等方面。
由于城轨设备大多采用电气设备，如信号系统、车辆控制系统等，这些设备的正常运行需要稳定的电力供应和电气环境。
而杂散电流的存在会引起这些设备的绝缘破坏，甚至发生设备故障、火灾等严重后果。
杂散电流还会对城轨设备的电磁兼容性产生负面影响，进而影响城轨设备的正常运行。
城轨杂散电流对城轨运行安全的影响主要表现在轨道绝缘破坏、信号系统故障等方面。
杂散电流对轨道绝缘的破坏会导致城轨线路的供电系统和信号系统受到干扰，进而引起列车的正常运行受到影响。
当城轨杂散电流超出一定限制时，可能会引起轨道绝缘破坏，导致城轨线路的供电系统和信号系统瘫痪，进而造成城轨交通的严重事故发生。
二、钢轨电位限制装置的作用及实施现状钢轨电位限制装置是一种通过改变大地电位，有效地限制城轨杂散电流的设备。
它主要通过在轨道表面安装特殊材料，使得杂散电流得以排放，从而保障城轨设备和城轨运行的安全。
钢轨电位限制装置的作用是将杂散电流通过地面传导导入地下，从而消除或减弱杂散电流对城轨设备和城轨运行安全的影响。
目前，国内外对城轨杂散电流的限制主要采用了钢轨电位限制装置。
在国内一些大中城市的轨道交通系统中，钢轨电位限制装置得到了广泛应用，取得了良好的应用效果。
城轨杂散电流与钢轨电位限制装置的关系探讨
城轨杂散电流与钢轨电位限制装置的关系探讨
城轨杂散电流是指城市轨道交通系统中，由于接触网和地面之间存在电气接触不良或施工缺陷等原因，导致一部分电流通过了接触网和地面之外的其他路径流向地面的现象。
城轨杂散电流的存在会影响城轨的正常运行与使用安全。
而钢轨电位限制装置是一种用于限制和控制城轨杂散电流流向地面的装置。
城轨杂散电流产生的原因是多样的，主要包括接触网与地面接触不良、接触网耐电子器件老化或损坏、城轨线路施工质量不良等。
这些原因导致了接触网与地面之间的电阻增加或电位差产生，从而让电流通过非正常路径流向地面。
城轨杂散电流不仅会造成能源的浪费，还可能对地下管线设施、建筑物等产生腐蚀、电腐蚀、电火花放电等影响。
城轨杂散电流的限制与控制对于城市轨道交通系统的正常运行与使用安全至关重要。
钢轨电位限制装置是一种专门用于限制和控制城轨杂散电流流向地面的装置。
它主要通过在城轨线路中安装特殊的电阻器、可控硅、开关等元件，形成一个电阻网络，将杂散电流引导到一定的回流路径上，从而限制和控制其流向地面的范围和强度。
常见的钢轨电位限制装置包括可控硅调压限流装置和定电位限流装置等。
钢轨电位限制装置的设置和调试需要根据具体情况来确定。
一般来说，装置的设置位置要考虑城轨线路的实际情况，尽量避免与其他设备和建筑物产生干扰。
装置的参数设置和调试过程需要通过实地测量和试验来确定，以保证装置的限流效果和安全可靠性。
城轨杂散电流与钢轨电位限制装置的关系探讨
城轨杂散电流与钢轨电位限制装置的关系探讨城轨杂散电流是城市轨道交通系统中一种常见的问题，它可能引起轨道设备的腐蚀和损坏，也可能对列车的正常运行造成影响。
为了解决这一问题，钢轨电位限制装置被引入城轨系统中，并且与城轨杂散电流之间存在着密切的关系。
本文将对这两者之间的关系进行探讨，并探讨钢轨电位限制装置在城轨系统中的重要性和作用。
城轨杂散电流是指在城市轨道交通系统中，由于列车运行、轨道设备腐蚀、线路绝缘不良等原因所导致的电流泄漏现象。
这些电流泄漏会导致轨道设备的腐蚀和损坏，甚至会对列车的电气设备和乘客的安全造成威胁。
城轨杂散电流的研究和治理对城市轨道交通系统的安全运行至关重要。
钢轨电位限制装置是一种用来控制和限制钢轨电位的装置，它可以有效地降低城轨杂散电流产生的危害。
具体来说，钢轨电位限制装置通过在钢轨与大地之间引入电阻或电容，使钢轨的电位受到限制，从而减小了杂散电流的泄漏。
钢轨电位限制装置在城轨系统中的应用具有重要的意义。
钢轨电位限制装置可以有效地减小杂散电流对轨道设备的腐蚀和损坏。
由于城轨杂散电流会导致轨道设备的金属腐蚀和损坏，使用钢轨电位限制装置可以减小这种现象的发生，延长轨道设备的使用寿命，降低了城轨系统的维护成本。
钢轨电位限制装置可以提高城轨系统的安全性。
在城轨系统中，杂散电流的泄漏不仅对轨道设备造成损害，也可能对列车的电气设备和乘客的安全造成威胁。
通过使用钢轨电位限制装置可以有效地降低这种风险，保障城轨系统的安全运行。
钢轨电位限制装置还可以提高城轨系统的运行效率。
城轨杂散电流的存在会对列车的正常运行造成一定的影响，使用钢轨电位限制装置可以减小这种影响，提高城轨系统的运行效率，提高列车的正常运行速度。
在实际的城轨系统中，为了更好地发挥钢轨电位限制装置的作用，需要制定相应的标准和规范，并进行相关的技术研究和工程实践。
需要制定钢轨电位限制装置的技术规范，确定其性能指标、安装位置和工作原理等。
需要进行钢轨电位限制装置的技术研究，探索其在城轨系统中的最佳应用方式和效果。
轨电位限制装置txf1
昌平线NPMPD型钢轨电位限制装置一、概述在直流牵引系统中，由于操作电流和短路电流的存在，可能会引起回流回路和大地间产生超过安全许可的接触电压。
在此情况下，就需要在回流回路与大地间装设一套钢轨电位限制装置，以限制运行轨电位，避免超出安全许可的接触电压的发生（此安全电压的规定参照欧洲EN标准）。
当发生超出安全许可的接触电压时，此钢轨电位限制装置就将钢轨与大地快速短接，从而保证人员和设施的安全。
自钢轨一段电压保护二段电压保护三段电压保护至大地图1 钢轨电位限制装置工作示意图二、工作原理及其动作过程钢轨电位限制装置，又称短路装置，是为防止钢轨对地电压过大，威胁人员及乘客安全等事件的发生而设置的，同时兼有监测回流电路电位。
轨电位的动作装置为复用开关，其是有接触器及晶闸管模块构成，正常状态下合闸线圈受电，接触器在断开位，同时晶闸管处于截止状态。
钢轨与大地之间的电压由电压测量模块检测并上传至PLC显示，而U>、U>>、U<电压继电器、晶闸管模块及U>>>电流继电器，为判断电压并执行相应动作。
钢轨电位限制装置不断监测钢轨对大地的电位：1.当电位差大于设定电压的U>值（90V）时经0.8s延时后，合闸线圈失电，接触器合闸，同时柜体面板上的U>指示灯亮起，走行轨与大地短接，经过10s 延时且短路电流小于设定值时，线圈得电，接触器复归。
在60s内发生3次U>动作，接触器将合闸并闭锁，同时面板上的闭锁指示灯亮起，可以就地或远方复归。
2.当电位差大于设定电压的U>>值（150V）时，无延时，合闸线圈失电，接触器合闸并闭锁，同时柜体面板上的U>>指示灯及闭锁指示灯亮起，走行轨与大地短接，且不会延时复归，需就地或远方复归。
3.当电位差大于设定电压的U>>>值（600V）时，无延时，晶闸管回路首先导通使钢轨与大地短路，然后电流继电器动作，使合闸线圈失电，接触器合闸并闭锁，此时晶闸管回路立即断开，同时柜体面板上的U>>>指示灯及闭锁指示灯亮起，U>>>无法远方复归，只能打开高压室门按动电流继电器上的红色复归按钮及面板上的复位按钮，钢轨电位装置才能恢复正常运行。
轨电位限制装置的功能
轨电位限制装置的功能
轨电位限制装置是一种用于保护电路的装置，它的主要功能是限制电路中的电压和电流，以防止电路过载或短路，从而保护电路和设备的安全。
本文将详细介绍轨电位限制装置的功能及其在电路保护中的应用。
轨电位限制装置的主要功能是限制电路中的电压和电流。
当电路中的电压或电流超过设定值时，轨电位限制装置会自动切断电路，以防止电路过载或短路。
这种装置通常由一个电路保护器和一个电路断路器组成，它们可以在电路中自动切断电流，以保护电路和设备的安全。
轨电位限制装置在电路保护中的应用非常广泛。
它可以用于保护各种类型的电路，包括低压电路、中压电路和高压电路。
在低压电路中，轨电位限制装置通常用于保护家庭电器和电子设备，如电视机、电脑、冰箱等。
在中压电路中，它可以用于保护工业设备和机器，如电动机、变压器、发电机等。
在高压电路中，它可以用于保护输电线路和变电站，以防止电力系统发生故障。
轨电位限制装置还可以用于保护电池和充电器。
当电池或充电器中的电压或电流超过设定值时，轨电位限制装置会自动切断电路，以防止电池或充电器过载或短路，从而延长它们的使用寿命。
轨电位限制装置是一种非常重要的电路保护装置，它可以保护电路
和设备的安全，防止电路过载或短路，延长电路和设备的使用寿命。
在电路设计和维护中，应该充分考虑轨电位限制装置的应用，以确保电路的安全和可靠性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
摘要对直流牵引供电系统中钢轨电位限制装置在安全方面所起的作用及与框架保护配合关系进行了分析,对目前框架保护存在的问题进行了探讨。
并提出了钢轨电位限制装置主要参数的选取依据。
建设在采用晶闸管接触器型钢轨电位限制装置后,框架保护中取消电压元件。
关键词地铁,钢轨电位限制装置,框架保护
城市轨道交通牵引供电系统采用ＤＣ1500Ｖ架空接触网供电,以走行轨为回流通路。
为减少杂散电流对土建结构钢筋、钢轨、设备金属外壳及其它地下金属管线产生腐蚀,轨道交通建设过程中采取了较为完善的杂散电流防护措施。
即:直流牵引供电系统设计为不接地系统,对直流供电设备采用绝缘安装,钢轨通过绝缘垫与大地绝缘,以减少杂散电流的泄漏。
当供电区段有起动或运行的列车、或发生系统短路故障时,因钢轨作为牵引回流的通路以及钢轨与地之间过渡电阻的存在,钢轨对地产生一定的悬浮电位差。
为防止钢轨对地电位过高造成人身伤害,每个车站和车场都设有钢轨电位限制装置(ＯＶＰＤ)。
为满足直流牵引供电系统安全可靠运行及保护乘客安全的要求,须合理选择ＯＶＰＤ的设备参数,并考虑与其它设备之间的配合关系。
1 ＯＶＰＤ动作特性及钢轨对地电位升高原因
1.1 ＯＶＰＤ动作特性
ＯＶＰＤ安装在各个车站及停车场内,监测钢轨与地之间的电压。
如果该电压超过整定值时,ＯＶＰＤ动作,将钢轨与地短接。
同时,监测流过ＯＶＰＤ中(钢轨与地之间)的电流。
当该电流低于整定值时,ＯＶＰＤ将自动复位,断开钢轨与地的连接。
1.2 钢轨对地电位升高的主要因素
正常运行状态下,供电区段内列车运行时,钢轨中流过牵引负荷电流,造成钢轨对地电位的升高(正值或负值)。
钢轨对地电位的大小,主要与线路上机车的数量、负荷电流、牵引所间距、钢轨地间的过渡电阻等因素相关。
当发生以下故障时,引起钢轨对电位的陡升:①接触网与钢轨发生短路;②接触网对架空地线(地)发生短路故障;③直流设备发生柜架泄漏故障;④牵引变电所整流变压器二次侧交流系统发生单相接地短路。
直流系统发生故障时,必须在短时间内切除故障或降低钢轨对地电位,以保证人身及设备安全。
2 框架保护装置特性
框架保护装置主要用于当直流设备正极对设备外壳发生短路时,起
动相应断路器跳闸,快速切除故障,使供电设备免遭损坏。
它主要由电流、电压测量元件组成。
电流测量元件一端接设备外壳,另一端接地,用于检
测外壳与地之间流过的故障电流。
电压测量元件用于测量设备外壳与直流设备负极之间的电压,一端接于负极,另一端接设备外壳。
当任意一个直流设备内正极对外壳短路时,接地电流通过电流测量元件流入地网,再通过钢轨与地之间的过渡电阻(或排流柜)回到钢轨(负极)。
当接地电流达到整定值时,框架保护的电流元件动作; 同时电压测量元件检测负极与设备外壳间的电压值,当电压大于整定值时,电压元件在整定的时间内动作,使相应的交、直流断路器跳闸,切除故障。
框架保护装置及ＯＶＰＤ接线如图1所示。
3 ＯＶＰＤ与框架保护动作时间配合及存在问题分析
3.1动作时间的配合
ＯＶＰＤ主要用于保护人身安全,其动作特性应能满足ＥＮ
50122-1(ＰｒｏｔｅｃｔｉｖｅＰｒｏｖｉｓｉｏｎｓＲｅｌａｔｉ
ｎｇｔｏＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＳａｆｅｔｙａｎｄＥａｒｔｈｉｎｇ)标准中规定的的人体耐受电压-时间特性曲线的要求。
如表1所示。
列车的正常起动及运行时,钢轨-地电位升高。
当ＯＶＰＤ测出钢轨-地电位超过整定值时,ＯＶＰＤ动作,将钢轨与地短接。
由图1可知,ＯＶＰＤ与框架保护的电压元件测量基本上是同一个电压值。
此时框架保护不应动作。
目前采取的配合方式是框架保护电压元件动作时间整定值比ＯＶＰＤ动作时间整定值长(相同的测量电压条件下),或电压整定值比ＯＶＰＤ要高。
当直流设备的正极对设备外壳发生短路故障时,ＯＶＰＤ和框架保护的电压元件均检测到一个瞬时的高电压。
此时要求框架保护应先于ＯＶＰＤ动作。
3.2 框架保护存在问题分析
(1)轨道交通投入运行初期,钢轨对地绝缘性能较好,当牵引所直流设备发生框架泄漏故障时,流过电流元件中的电流很小,框架保护电流元件不动作。
当电压元件检测到钢轨和地之间的电压大于整定值时,框架保护在整定的时间内动作,整流机组交、直流侧断路器跳闸。
当某一个牵引变电所发生框架泄漏故障时,整条线路的钢轨对地电位都会升高。
即各个牵引变电所框架保护电压元件会检测到负极与地之间较高的电压值,并同时起动框架保护。
如此,其它未发生框架泄漏故障的牵引变电所框架保护产生误动作,扩大了事故停电范围。
当接触网对架空地线发生短路时,其动作情况与其相同。
(2)经过一段时间运行之后,钢轨对地绝缘性能下降,过渡电阻减小,发生框架故障时框架保护电流元件能够可靠动作,并作用于相应的断路器跳闸。
但此时钢轨与地之间的电位差值减小,当整定值过高时,框架保护的电压元件不动作。
(3)直流设备发生框架泄漏故障时,本所的直流断路中没有电流或很小的电流流过(邻所贡献,如图1中Ｉ1/2、Ｉ2/2),直流快速开关不能在短时间内切除故障,即使直流断路器能快速跳闸,框架泄漏故障也未切除。
只有当整流机组交流侧断路器跳闸后,才能切除框架泄漏故障。
在故障切除之前,ＯＶＰＤ两端的电压与框架保护电压元件测量的电压相同,若ＯＶＰＤ不能在要求的时间内闭合,则可能导致电击伤人事件的发生。
当ＯＶＰＤ动作后,形成了一个金属性的近端通路,通过ＯＶＰＤ的短接
作用使框架保护电流元件中流过较大的短路电流,框架保护装置能够可靠动作,迅速切除故障。
当接触网对架空地线发生短路时,ＯＶＰＤ的快速动作使架空地线与负极间形成了一个金属性的通路,馈线断路器及架空地线中流过较大的短路电流,可使本所馈线断路器中的大电流脱扣,保护/定时限过电流保护动作快速跳闸,切除故障。
从以上分析可知,框架保护电压元件在实际使用过程中存在误动和拒动的可能性,有时不但起不到保护设备的作用,反而会造成事故障范围的扩大。
因此建议框架保护中取消电压元件。
4 ＯＶＰＤ电气参数分析
4.1 ＯＶＰＤ的类型
ＯＶＰＤ主要有两种类型:接触器型和晶闸管接触器组合型。
接触器型ＯＶＰＤ,是在检测到轨地电位值高于整定值时,接触器动作,将钢轨与地短接,其动作时间约为150～200ｍｓ。
晶闸管接触器组合型ＯＶＰＤ,由晶闸管回路及接触器回路两个主回路构成。
当检测到轨地电位值高于整定值时,晶闸管快速导通,同时起动接触器动作,将钢轨与接地极短接,因此其动作时间非常短(约为3ｍｓ)。
4.2晶闸管接触器型ＯＶＰＤ主要参数的选取
(1)ＯＶＰＤ承受的最大短路电流
直流牵引供电系统中,ＯＶＰＤ承受短路电流最严重的情况是发生框架泄漏故障或接触网与架空地线短路时。
当ＯＶＰＤ动作后,晶闸管主回路中通过的短路电流为本所整流机组提供的短路电流Ｉ及相邻牵引所提供的短路电流Ｉ1、Ｉ2之和(如图1所示)。
根据计算结果可知(对于不同容量的整流机组、牵引变电所间距,其电流值将有所变化),晶闸管主回路中电流的变化如图2所示。
因此在选取ＯＶＰＤ时,ＯＶＰＤ承受短路电流的能力应能满足最严重故障时的短路电流而不致损坏。
(2)晶闸管承受的时间
当发生框架泄漏故障时,晶闸管回路导通,框架保护电流元件测出泄漏电流。
从启动框架保护到本所交流侧断路器及直流断路器全部跳闸的时间约为120～170ｍｓ,而接触器的动作时间约为150～200ｍｓ。
因
此,晶闸管回路承受短路电流的持续时间,应为ＯＶＰＤ晶闸管回路导通后一直到接触器回路合闸的时间。
5 结语
(1)当直流设备发生框架泄漏故障或接触网与架空地线短路时,为保证人身安全,ＯＶＰＤ动作时间应满足ＥＮ50122-1标准的要求。
(2)ＯＶＰＤ装置工作的最严重工况为发生框架泄漏故障或接触网与架空地线短路时。
此时ＯＶＰＤ承受短路电流最大,持续时间最长,选择的ＯＶＰＤ应能承受最严重故障情况下的短路电流,而不致损坏设备。
(3)应依据供电计算得出的最大短路电流值,选取ＯＶＰＤ设备。
(4)当发生框架泄漏故障或接触网与架空地线短路故障时,导致整个线路钢轨(负极)与地电位差的陡升,引起其它牵引所的框架保护电压元件的误动,扩大事故范围。
因此在采用晶闸管接触器型ＯＶＰＤ后,建议框架保护中取消电压元件。
否则只会增加设备的跳闸次数,进而影响牵引系统的正常运行。