地铁钢轨电位限制装置Ⅲ段频繁动作分析研究

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钢轨电位限制装置

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。

地铁钢轨电位限制装置运行问题

其内的直流接触器合闸，使钢轨直接接地，10.0s 后自动分闸；如果检测的电压超过U2 （默认为150V ）时，OVPD 经过延时 0.1s，其内的直流接触器合闸，并保持闭合状态，需要进行手动复位；当检测的电压超过U3（默认为 600V ），其内的晶闸管即刻直接合闸，钢轨直接接地，之后激活直流接触器，保持闭合状态，需要进行手动复位。在闭合后，如果检测的总电流小于 I1（默认为5A），则 OVPD 进行自动复位功能。同时也支持远程复位。
表 1 OVPD 的动作特性
符号
U> U >> U >>>
阈值 90VDC 150VDC 600VDC
动作特性直流接触器延时 1.0s 合闸，10.0 分闸直流接触器延时 0.1s 合闸，保持闭合
晶闸管合闸无延时，保持闭合
工程实测中出现的问题
目前在工程实测中发现，OVPD 经常存在闭合现象。根据现场记录的有关数据表示，当 OVPD 动作闭合时，在 10s 后直流接触器断开时会出现尖峰电压，当尖峰电压过高时会造成 OVPD 再次闭合。
由于回流系统模型为分布参数模型，当涉及暂态变化对钢轨电位产生的影响，钢轨电感 LG1、钢轨电容 Cg2 会显著的影响钢轨电压。钢轨电感是由内，外电感包括接触网和钢轨及地之间的耦合关系、回流钢轨和钢轨下方的结构钢筋等之间的互感。钢轨电容是指在暂态变化过程中轨道和地的电容效应，用均匀性分布的电容元件来描述。由电磁场理论可知，钢轨电容 Cg2 为公式（1）。其中。 ε0 —介电常数， l —
◎ 10 万～ 30 万
中国科技信息 2019 年第 12 期·CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Jun.2019 DOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2019.12.024

分级式钢轨电位限制装置的研究

分级式钢轨电位限制装置的研究于志永【摘要】Currently,rail potential is usually too high in urban rail transit.In order to ensure the safety of passengers,rail potential limiting device is widely used to suppress the rail potential.When rail potential exceeds a predetermined value,the rail potential limiting device will be activated,which directly connects the rail with earth but often results in significant increase of stray current leakage.Therefore,it is necessary to optimize the rail potential limiting device to reduce the stray current impact.In this paper,a novel hierarchical rail potential limiting device is proposed,it can not only suppress rail potential,but also reduce the stray current leakage effectively.%目前,国内城市轨道交通针对钢轨电位过高的问题,多采用钢轨电位限制装置来抑制钢轨电位.当钢轨电位超过规定值时,钢轨电位限制装置会动作,将钢轨与大地直接短接.但这一保护动作造成杂散电流的泄露量明显增加.为此提出了一种新型的分级式钢轨电位限制装置.该装置在钢轨与大地之间增设了大功率小阻值电阻,不仅可抑制钢轨电位,还能有效减少杂散电流的泄漏.【期刊名称】《城市轨道交通研究》【年(卷),期】2017(020)009【总页数】4页(P136-139)【关键词】城市轨道交通;钢轨电位限制装置;杂散电流;分级控制【作者】于志永【作者单位】青岛地铁集团有限公司,266011,青岛【正文语种】中文【中图分类】U224.4Abstract Currently，rail potential is usually too high in urban rail transit.In order to ensure the safety of passengers，rail potential limiting device is widely used to suppress the rail potential.When rail potential exceeds a predetermined value，the rail potential limiting device will be activated,which directly connects the rail with earth but often results in significant increase of stray current leakage.Therefore，it is necessary to optimize the rail potential limiting device to reduce the stray current impact.In this paper，a novel hierarchical rail potential limiting device is proposed，it can not only suppress rail potential，but also reduce the stray current leakage effectively.Key words urban rail transit；over-voltage protection device（OVPD）；stray current； hierarchical controlAuthor′s address Qingdao Metro Group Co.，Ltd.，266011，Qingdao，China在城市轨道交通中，由于钢轨本身阻抗及杂散电流的影响，钢轨和大地之间会存在电位差。

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。

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随着城市轨道交通的发展和进步，城轨杂散电流和钢轨电位限制装置的关系变得越来越重要。

城轨杂散电流是指在城市轨道交通系统中由于电气设备、信号系统和牵引系统等设备运行引起的电流泄漏现象。

而钢轨电位限制装置是为了控制钢轨电位而设计的一种装置。

本文将从城轨杂散电流和钢轨电位限制装置的定义、特性及其关系等方面进行探讨。

一、城轨杂散电流的定义和特性1. 电气设备的运行：城市轨道交通系统中的电气设备，如车辆的牵引系统、信号系统、供电系统等在正常运行及故障状态下都会产生一定的杂散电流；2. 高频电路的影响：城市轨道交通系统中的高频电路（如牵引逆变器、信号系统等）对钢轨产生了高频干扰，导致了杂散电流的产生；3. 环境因素的影响：城市轨道交通系统周围环境中的土壤、地下水和大气等因素对杂散电流的形成也会产生一定的影响。

城轨杂散电流具有以下几点特性：二、钢轨电位限制装置的定义和特性钢轨电位限制装置是一种为了控制钢轨电位而设计的一种装置，主要用于减小城轨杂散电流对高铁钢轨的影响。

据了解，目前国内外都有许多关于钢轨电位限制装置的研究和应用。

1. 作用原理：钢轨电位限制装置通过对钢轨的电位进行控制，将杂散电流导入到其他设备和地下回路中，减小杂散电流对钢轨电位的影响；2. 实现方式：目前主要有两种方式来实现钢轨电位限制装置，一种是将限流电阻器装在钢轨周围地面上，另一种是采用导体系统和网格接地系统；3. 控制效果：通过钢轨电位限制装置的应用，可以有效地减小城轨杂散电流对钢轨电位的影响，提高城市轨道交通系统的安全性和可靠性。

城轨杂散电流与钢轨电位限制装置之间存在着紧密的关系。

城轨杂散电流对城市轨道交通系统中的高铁钢轨的影响是不可忽视的，而钢轨电位限制装置能够通过控制钢轨的电位来减小杂散电流对钢轨的影响，从而提高城市轨道交通系统的安全性和可靠性。

具体来说，城轨杂散电流对高铁钢轨的影响主要表现在以下几个方面：1. 腐蚀：城轨杂散电流对高铁钢轨的材料会产生一定的腐蚀作用，导致钢轨的表面腐蚀；2. 脱锈：城轨杂散电流还会加速高铁钢轨的脱锈过程，降低钢轨的使用寿命；3. 电位浮动：城轨杂散电流引起的钢轨电位浮动可能会对城市轨道交通系统的信号系统和供电系统带来不利影响。

限流型钢轨电位限制方案研究

DOI ：10.19587/ki.1007-936x.2020z1.023限流型钢轨电位限制方案研究孙才勤，刘广欢摘要：本文对城市轨道交通钢轨电位限制装置运营过程中产生的问题进行分析，提出了限流型钢轨电位限制方案，消除了钢轨电位限制装置接触器频繁动作的现象，同时减少了杂散电流的产生。

关键词：城市轨道交通；限流型；钢轨电位限制方案Abstract: This paper analyzes the problems in the operation of rail potential limiting device in urban rail transit, andproposes a current limiting rail potential limiting mode, which eliminates the frequent action of rail potential limiting device contactor and reduces the generation of stray current.Key words: urban rail transit; current limiting type; rail potential limiting scheme中图分类号：U231.8 文献标识码：A 文章编号：1007-936X (2020)z1-0100-050 引言我国绝大部分城市轨道交通采用直流750 V 或1 500 V 供电，机车从接触网（接触轨）获得电能，牵引电流通过走行轨返回到牵引变电所整流机组负极。

由于钢轨自身的阻抗，电流流过时产生电压降，在钢轨和地之间产生电位差，形成钢轨电位，严重时可危及人身安全。

1 钢轨电位限制措施概述为了限制钢轨电位，常用的方法是在车站设置钢轨电位限制装置（OVPD ），其一端接钢轨，另一端接接地母排。

钢轨电位限制装置由接触器回路、晶闸管回路、测量控制回路等组成。

地铁钢轨电位过高原因及应对措施研究

地铁钢轨电位过高原因及应对措施研究摘要：在城市轨道交通中，由于轨道自身阻抗和杂散电流的影响，钢轨电位容易出现过高的现象，严重时甚至对乘客造成安全隐患，对道路运行乃至城市的发展产生负面影响。

因此，为了合理地保障城市轨道交通的安全性和平稳性，需要采取一定的措施避免地铁钢轨电位过高造成的危害。

本文分析了地铁钢轨电位过高原因，并探讨了地铁钢轨电位过高的应对措施，以期提升地铁的安全性和使用寿命。

关键词：地铁；钢轨电位；钢轨电位限制装置在城市轨道交通中，流入钢轨的电流不能完全经过钢轨流回负极柜，其他部分会产生泄露，这部分就是杂散电流。

杂散电流不仅会引起金属结构腐蚀，造成变电器主变压器直流偏磁、影响隧道结构、车站结构等，还会使地铁钢轨和大地产生电位差，钢轨电位过高的话容易造成人身伤害。

因此，大部分城市采用钢轨电位限制装置来防止钢轨电位过高的问题出现，从而降低安全危险。

1.地铁钢轨电位过高原因分析1.1回流电阻过大直流牵引供电系统主要组成部分：牵引变电所和牵引网，牵引网包括接触网，承力索、回流线等，带回流线的直接供电方式主要组成：接触网、钢轨、回流线，如果回流回路的电阻过大，回流电流经过线路时就会产生较高的钢轨电位，且钢轨电位随着回流电阻的增加而升高。

随着地铁运营时间增加，地铁回流电缆与钢轨连接处容易出现接触不良的现象，甚至导致集中应力处损坏。

同时，地铁长期运行，回流电阻过大，容易导致杂散电流四散，从而腐蚀城市轨道交通主体结构等，造成钢轨电位进一步升高，影响地铁运行安全。

1.2回流系统绝缘性能不佳绝缘垫与站台门等设备对钢轨与大地的过渡电阻具有重要影响，其绝缘性能更是对回流系统造成直接影响。

绝缘垫一般铺在配电装置以及钢轨等处，以便带电操作开关时，增强操作人员的对地绝缘，避免或减轻发生单相短路或电气设备绝缘损坏时，接触电压与跨步电压对人体的伤害。

目前，钢轨绝缘垫和站台门等设备存在一定的缺陷，如安装环境问题、精确度、制作工艺等，导致绝缘性能不佳，从而出现地铁钢轨电位过高的现象。

地铁钢轨电位限制装置Ⅲ段频繁动作分析研究

地铁钢轨电位限制装置Ⅲ段频繁动作分析研究作者：吴志斌来源：《科技创新与应用》2018年第12期摘要：文章就某沿海城市地铁1号线部分车站的钢轨电位限制装置Ⅲ段频繁动作进行研究，从钢轨电位的影响因素分析，找出可能影响钢轨电位限制装置Ⅲ段频繁动作的原因，并提出相对应的治理措施。

关键词：钢轨电位；钢轨电位限制装置；回流系统；暂态参数；功率分配中图分类号：U231+.8 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）12-0055-03Abstract： This paper studies the frequent movement of rail over-voltage protection device （OVPD）Ⅲ section in some stations of Metro Line 1 in a coastal city. From the analysis of the influencing factors of rail potential， the reasons that may affect the frequent movement of rail over-voltage protection device Ⅲ section are found out and the corresponding control measures are put forward.Keywords： rail potential； rail over-voltage protection device （OVPD）； reflux system；transient parameters； power distribution1 概述目前国内各城市地铁均采用直流750V或1500V供电，电客车通过接触网或接触轨取流，牵引电流通过走行轨返回牵引变电所整流机组负极。

由于钢轨自身存在阻抗及杂散电流的影响，在钢轨上产生电压降落，即为钢轨电位。

城市轨道交通供电系统钢轨电位限制装置操作过电压研究

城市轨道交通供电系统钢轨电位限制装置操作过电压研究陈民武;赵鑫;丁大鹏;于峰学;冯祥【摘要】针对钢轨电位限制装置(Over-Voltage Protection Device,OVPD)经常在工作中出现2段和3段电压保护误动的问题,基于OVPD的工作原理和实测数据的分析表明,OVPD误动是在其动作的暂态过程中所形成高阶振荡电路而产生操作过电压所致;建立城市轨道交通回流系统分布参数等效电路模型,对OVPD的接触器分闸和合闸的暂态过程进行仿真,并与钢轨电位实测数据对比,也证明了OVPD接触器操作过电压易造成电压保护误动;为此提出增加过电压抑制电路和分闸限制条件的解决方案,可有效抑制OVPD的操作过电压,防止其误动和杂散电流产生的危害.%Malfunction frequently occurs in the second and third zones of voltage protection for the OverVoltage Protection Device (OVPD) ofrail.Based on the working principle of OVPD and the analysis of measured data,it is illustrated that the malfunction is seriously affected by switching surge,which is caused by high order oscillation circuit during transient process of OVPD.The equivalent circuit model of the return current system in urban rail transit is built using distributed electrical parameters to simulate the transient processes of the opening and closing of OVPD pared with the measured data of rail potential,it is also verified that the switching surge caused by the operation of OVPD is liable to result in the malfunction of voltage protection.Therefore,such solutions as increasing overvoltage suppression circuit and switching limiting conditions are proposed to effectively suppress the switching surge causedby the operation of OVPD as well as prevent the harms from malfunctions and stray current.【期刊名称】《中国铁道科学》【年(卷),期】2017(038)006【总页数】6页(P94-99)【关键词】钢轨电位限制装置;误动;暂态过程;过电压保护;保护电路【作者】陈民武;赵鑫;丁大鹏;于峰学;冯祥【作者单位】西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;中铁第一勘察设计院集团有限公司电气化处,陕西西安710043;无锡地铁集团有限公司运营分公司,江苏无锡214000;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】U231.8近年来，我国城市轨道交通正经历着前所未有的高速发展期。

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。

图1钢轨电位保护装置原理图2钢轨电位限制装置动作特性：当供电分区没有车辆行驶时于，牵引直流系统运行正常情况下，钢轨对地电位为零，当供电分区有车辆行驶或接触网发生短路故障时，由于钢轨对地泄漏电阻的存在，钢轨电位快速升高，为了保护人身及设备安全，当钢轨电位达到一定值时钢轨电位限制装置迅速动作，将钢轨与接地网短接，从而降低了钢轨电位，保护了人身及设备安全。

地铁钢轨电位限制装置定值的探讨

8.1.12 在正常运营条件下，
行时，站台处走行轨对
地铁牵引变电所的分布应设置在地铁
正线回流轨与地间的电压不
7.3 直流牵引系统
地电位不应大于 120V，
车站或线路附近，分布式牵引变电所
应超过 DC90V，车辆基地
7.3.3 持续制的允许接近电压
车辆基地库线走行轨对
是指能够满足地铁远期高峰小时正常
回流轨与地间的电压不应超
GB50157-2013《地铁设计规范》
GB/T28026.1-2011/
IEC62128:2003《轨道交通地 CJJ49-2014 地铁杂散电流腐蚀防护技
面装置第 1 部分：电气安全
术规程（征求意见稿）
和接地相关的安全性措施》
相关条文
15.7.16 正常双边供电运
2.0.33 分布式牵引变电所
图如图 1 所示。
图 1 RVPD-90 型钢轨电位限制装置简化电气原理示意图
2 钢轨电位限制装置的定值
该地铁 1 号线钢轨电位限制装置保护定值是依据 GB/T 28026.1-2011/IEC 62128-1:2003《轨道交通地
表 1 贵阳地铁 1 号线钢轨电位限制nd Exploration 研究与探索·探讨与创新
地铁钢轨电位限制装置定值的探讨
胡伊男（贵阳市城市轨道交通有限公司，贵州贵阳 550000）
摘要：本文以某地铁 1 号线为例，探讨了现行标准存在差异对钢轨电位限制装置定值的影响，最后提出了降低轨电位的原则。
关键词：钢轨电位限制装置；定值；地铁中图分类号：U231.8 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2018）11（下）-0226-02
当检测电压小于 5V，经 48 小时延时后，将接触器闭合，并处于闭锁状态，

轨电位限制装置常合闸问题浅析

电位限制装置合闸问题原因分析并提出轨电位限制装置（ＯＶＰＤ）；钢轨电位；杂散电流；故障处理
中图分类号：Ｕ２３１．８文献标识码：Ａ文章编号：１００９—９４９２（２０１７）０４—０１５３—０３
收稿日期：２０１６—１０—１０
图１ＴｒａｃＦｅｅｄＶＬＤ钢轨电位限制装置基本设计图
ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｓｔｒａｙｃｕｒｒｅｎｔ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＯＶＰＤ；ｒａｉｌｖｏｌｔａｇｅ；ｓｔｒａｙｃｕｒｒｅｎｔ；ｆａｕｌｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
电源参致燕定控制指令信号
钢轨的电位，避免电位超过安全限值，当电位超限
时，此装置就会发生动作，将钢轨与地进行短接，从而保证乘客的安全【１。
１ＯＶＰＤ设计原理
以某城市轨道交通系统所采用的ＴｒａｃＦｅｅｄＶＬＤ电压限制装置为例，设计原理如图１所示。
（ＴｉａｎｊｉｎＭｅｔｒｏＯｐｅｒａｔｉｏｎＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１３０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｒａｉｌｔｒａｎｓｉｔ，ｔｈｅｕｓｅｏｆｒａｉｌｏｖｅｒ－ｖｏｌｔａｇｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｉｓｂｅｃｏｍｉｎｇｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｐｏｐｕｌａｒ．Ｒａｉｌ

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。

浅析地铁直流牵引供电系统钢轨运行电位安全

浅析地铁直流牵引供电系统钢轨运行电位安全摘要：直流牵引供电系统是地铁运行的动力来源，需要保证供电系统的良好运行，在实际运行过程中，会受到钢轨运行电位安全问题影响，因此，针对钢轨运行电位出现异常的问题钢轨电位限制装置频繁动作所带来的地铁运行不稳定的因素进行研究，是当前提高地铁运行稳定性和安全性的重要措施。

关键词：地铁直流牵引供电系统；钢轨运行；电位安全引言采用直流牵引供电系统的城市轨道交通，运营中会出现钢轨电位超标的情况。

对此，出于运营安全考虑，常采用将钢轨电位限制装置（OVPD）接地的措施来降低钢轨电位，有时甚至会出现多处OVPD接地的情况。

这样做虽能降低钢轨电位，但也会导致杂散电流过大的现象产生。

投入排流柜虽能减少杂散电流危害，但又会引起钢轨电位升高。

当OVPD与排流柜同时投入时，会导致设备发热而烧损元器件。

1地铁直流牵引供电系统钢轨运行异常成因1.1回流电流对钢轨电位的影响一般6辆编组的地铁列车在AW2(额定)载荷下的最大牵引电流I为2800～3400A，最大制动电流为4500A;8辆编组列车AW2载荷下的最大牵引电流为3800～4500A，最大制动电流为6000A。

目前，城市轨道交通直流牵引供电系统中的常规参数值如下:刚性接触网π型汇流排的单位阻抗Rc=13．8×10－3Ω/km，回流轨(60kg/m)纵向电阻为Rr=20×10－3Ω/km，Rg=15Ω/km，L=3km。

根据式可以计算出单列车单边供电牵引运行时最大钢轨电位为84～102V(6辆编组)和114～135V(8辆编组);列车制动时最大钢轨电位为135V(6辆编组)和180V(8辆编组)。

由此可见，回流电流对钢轨电位的影响是非常明显的。

通过调整运行图优化列车牵引电流，可以有效地降低钢轨电位。

1.2钢轨电位限制装置的影响在城市轨道交通的直流牵引系统中，利用运行钢轨回流牵引电流，钢轨对地不可能完全绝缘，并且钢轨存在纵向电阻，所以当钢轨上有电流流过时，就会产生对地高电位，故要求配置钢轨电位限制保护装置，用来防止车站建筑物地与运行钢轨及其上的车辆之间产生的危险电压，以保护人员和设备设施的安全。

论钢轨电位限制装置在地铁中的应用

论钢轨电位限制装置在地铁中的应用摘要：城轨交通中使用最多的牵引供电方式是直流供电。

由于牵引回路的电流或故障短路电流的存在，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，对人身安全和设备安全造成影响。

由此可见，设置钢轨电位限制装置对于地铁的直流供电系统及人身安全至关重要。

本文将通过对直流供电系统存在的风险进行分析，结合当前供电需求以及科技发展探索轨电位限制装置方面的研究。

关键词：轨电位限制装置；电压保护一、地铁轨电位限制装置作用：在城市地铁中，电客车主要靠直流电作为牵引动力，一般分为DC1500V或DC750V。

直流牵引供电系统中，正常情况下钢轨（回流回路）对地是绝缘的，由于牵引回路的电流或故障短路电流的存在，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。

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。

地铁直流牵引供电系统一般设有如下继电保护：大电流脱扣保护、电流变化率及其增量保护、过电流保护、牵引变电所双边联跳保护、直流设备框架泄露保护等。

由于故障情况下可能存在设备拒动问题，仅仅依靠直流牵引供电系统的继电保护措施对于人身安全而言是不够的。

因此，在设置继电保护的前提下，还应考虑等电位联结措施。

通过等电位联结，降低人身接触电压，使人身处于等电位状态。

钢轨电位限制装置一般不能远方操作控制，可以现场手动分合操作。

现场手动合轨电位的方法有两种，一是断开轨电位装置的控制电源，二是转动轨电位装置的试验按钮；现场手动分轨电位的方法是复归轨电位装置。

二、地铁轨电位限制装置工作原理：钢轨电位限制装置，又称短路装置。

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，判断电压并执行相应动作。

地铁直流牵引系统框架保护原理与钢轨电位限制装置的关系

地铁直流牵引系统框架保护原理与钢轨电位限制装置的关系摘要：钢轨电位限制装置主要通过检测钢轨对地电压进行保护动作与电压型框架保护都通过检测钢轨对地电位来触发保护，但这两种保护由于复杂原因很难合理匹配。

电压型框架保护一旦误动将跳开故障站交直流开关，造成牵引供电系统非正常运行，并因其恢复送电时间较长,给地铁安全运营造成重大影响。

本文分析轨道交通直流系统设置框架保护及钢轨电位限制装置的原因和动作原理，阐述直流框架保护与钢轨电位限制装置配合关系。

关键词：地铁、框架保护、钢轨电位限制装置引言：北京地铁既有线路和新建线路多采用DC750V接触轨供电，牵引电流由变电所的正极出发，经由接触网（轨）、列车和轨道返回变电所的负极。

图1直流牵引系统示意图当牵引所直流柜内带电设备对柜体产生泄露或绝缘损坏闪络时，其泄露电流不足以启动其它直流保护动作，为保人身和设备的安全，设置了直流框架保护，当框架保护装置检测到泄露电流或接触电压大于设定值，保护迅速动作，发出跳闸、联跳、故障报警等信号。

由于钢轨采用绝缘安装而本身又存在泄漏电阻，不可避免的在钢轨对地之间产生电位差，当电位上升到一定程度会危及到线路上人员的安全，为防止此现象发生，钢轨和地之间设置了轨电位限制装置。

一、直流框架保护原理及特性直流牵引供电系统保护的重要作用是在正常运行状态下，满足列车运行的要求，另一方面在直流牵引电系统发生故障的情况下，有选择性地迅速切除故障，防止扩大停电范围，保证列车、设备和旅客人身安全。

为及时切除直流设备内的各种短路故障，因此直流系统设置了直流框架保护。

1.电流型框架保护原理及特性如图1所示, 电流型框架保护通过负极柜内电流测量元件一端接设备外壳，一端接地，检测设备外壳与地之间的故障电流来触发保护。

直流系统正常运行时，电流型框架保护电流回路电流为零，装置不动作，当设备绝缘发生变化，设备对柜体外壳放电或短路时，接地电流通过测量元件流入地网经钢轨与地之间的过渡电阻回到负极，达到定值时电流型框架保护动作。

地铁车辆段轨电位问题分析与研究

地铁车辆段轨电位问题分析与研究一、课题研究背景1、轨电位的形成及钢轨电位限制装置的作用地铁直流电气化轨道运输系统中以轨道作为回流导体，由于钢轨对地不完全绝缘，因而导致一部分负荷电流自轨道流入道床及地下钢轨金属设施。

此时，由于钢轨与大地之间过渡电阻的存在，钢轨对地产生一定的电位差。

电位差的大小，主要与线路上电客车数量、负荷电流、牵引所间距、钢轨与地间的过渡电阻等因素相关，当该电位差超出人体安全的接触电压时，将对人员造成触电安全伤害。

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)。

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。

2、车辆段钢轨电位限制装置分合闸动作的利弊车辆段钢轨电位限制装置在闭合将钢轨接地时，虽能较好的起到保护钢轨附近作业人员的作用。

但是，也存在持续将牵引电流引入大地，造成埋地金属电化学腐蚀的风险。

因此，钢轨电位限制装置不应出现频繁动作合闸的情况。

3、车辆段钢轨电位限制装置工作情况及存在问题在2020年度，根据对某地铁车辆段钢轨电位限制装置工作的情况及录波数据情况的分析，发现存在场段轨电位动作次数频繁，轨地间电流大的问题以2020年7月份为例，根据每日抄表数据，况形成曲线如下：二、问题产生原因分析1、研究场段轨电位产生及分布规律根据轨电位动作报文统计发现，轨电位动作集中发生在运营时段，而列车集中在场段内取流、开行的非运营时段却极少引起钢轨高电压，导致轨电位限制装置进行合闸动作。

根据这一现象，分析造成原因是由于车辆段内轨电位限制装置与正线运营电客车开行有关，在正线运营期间，有正线电流回流或者杂散电流流入了车辆段，引起了轨电位限制装置频繁动作。

2、轨电位限制装置合闸后电流曲线分析轨电位限制装置原理上会受轨地间压差过大而动作合闸，合闸后会存在大量电流在轨电位限制装置与大地间流动。

根据轨电位限制装置中录到的电流曲线做分析，发现流经轨电位限制装置电流共存在两类，该两类电流呈现交替波动:（1）钢轨对地的正向电流;（2）地对钢轨的反向电流；如下图所示：图中曲线为轨电位限制装置合闸后，电流在装置中流动的情况。

地铁钢轨电位限制装置电压保护异常动作分析及解决方案

2 电位限制装置电压保护异常动作概述
在地铁轨道交通牵引回流系统中，钢轨的电位限制装置一般都会被安装在钢轨与变电接地网衔接位置，一旦其电压保护出现异常动作，则可以快速地了解异常动作的位置，做好相应的电压保护动作记录。当钢轨电位测量值大于电压保
【作者简介】刘宇（1984-），男，甘肃天水人，工程师，从事电气工程及其自动化研究。
在分析地铁钢轨电位限制装置电压保护异常动作中，需要根据对应的数据做好仿真验证工作，确保改进数据的真实性和有效性。本文主要选取乌鲁木齐市的地铁一号线某一段时间内钢轨电压变动情况作为实测信号取值范围，每隔 0.1s 做一次信号采集，确保数据被传输到数据分析模块中，取代已经经过处理的钢轨电位信号，将装置的电压保护异常变化情况作为判断标准。对改进后的地铁钢轨电位限制装置动作判断信号进行综合比对可知，经过长期的信号处理环节的信号幅度值相比之前波动有所减小，钢轨电位信号幅度值大约在每 2s 就会增大，因此，大概率会触发地铁钢轨电位限制装置的电压保护效果，导致地铁钢轨电位限制装置的电压保护动作出现异常，故减少实际电压保护动作次数，缓解杂散电流检测过程中的严重腐蚀情况势在必行。在仿真验证工作中，要定期或者不定期对所采集到的数据进行更新，及时采用新的数据并做好管控，确保所有的数据都是有效且合规的。
rail, and puts forward reasonable suggestions. 揖关键词铱地铁钢轨；电位限制装置；电压保护异常动作；解决方案
揖Keywords铱metro rail; over-voltage protection device; abnormal voltage protection action; solutions
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地铁车辆段轨电位问题分析与研究

Di#nqi Gongcheng yu Zidonghua♦电气工程与自动化地铁车辆段轨电位问题分析与研究熊青松(广州地铁集团有限公司，广东广州510000)摘要:在地铁牵引供电系统中，钢轨作为回流系统的一部分，当电客车运行时钢轨和地之间会存在电位差，电位差过高时则会影响人身或设备安全。

为此,通过分析牵引供电系统轨电位形成的原理，并进行现场测试与验证，对轨电位产生的原因进行了剖析，提出了相应的防范措施。

关键词:牵引供电系统;轨电位;杂散电流0引言广州轨道通21车生设备事件，据现场排查与分析，均与轨电位问题相关。

车部分股道钢轨存在地，钢轨与地，出现现。

车设了电地设备，在停电、挂地的，对设备进行时，设备的金地体与会产生现，影响人身与设备安全。

对近期镇龙车生的设备，对事件产生原理进行剖析，并提出防范，生］1轨电位分析牵引供电系统的组成示意图如图1所示。

1—牵#变电所；2—接触网(轨);3-电客车；4—馈电线；5—1流线;6—电分段;7—钢轨7图1牵引供电系统示意图牵引供电系统的通作一个直流回，其中电所正极母排与负极母排可看作压降为1500V的电源。

正常情况牵引供电系统的电流电排！!或轨！电客车！钢轨！回流线！电排。

1.1轨电位高于地电位钢轨通过的安装，假设钢轨纵向阻抗和钢轨对地均分，钢轨！回流轨)为均，钢轨电位和钢轨电流的为_sin%［a("-)］!(")=/----------------2——cos h(—&)2!max='0$tan%(号&)式中，&为测量点距牵引变电所的距离(km)；/为流过钢轨的电流(A)；a=V RjR；为传播常数;z°=为特征阻抗。

中出，钢轨流过钢轨的电流和测距牵引电的影响轨电位的主要因素，它们呈线性正比例关系］电排被认为零电位，在通过同电流，下，越远，钢轨电越高，则测量点的轨电位越高，即钢轨与地之间的差越高。