框架故障保护与轨电位限制装置
直流框架保护与钢轨电位限制装置的配合与应用
１ 概
述
要检测 设 备外 壳 （ 由于 分流器 阻值 很 小 ， 备外 壳 设
相 当于接 地） 直 流设备 负 极 （ 轨 ） 间的 电压 。 对 钢 之
目前 我 国市 区 内轨 道 交通 专 用 线路 的直流 牵 引供 电系统 主要采 用 ＤＣ ５ Ｖ 或 ＤＣ１０ Ｖ 供 电， ７０ ５０ 昆 明地 铁直 流牵 引供 电系 统采 用 Ｄ ５ Ｖ 系 统 向 Ｃ７ ０ 接 触轨 供 电 。在 国 内地 铁运 行线 路 中 ， 生 了很多 发 由于钢轨 电位 升高 导致直 流框 架保 护动 作 ， 而导 从 致 大面 积 停 电的事 故 。如 ２ ０ ０ ６年 ｌ ２月上 海地 铁 ３ 线北延 伸线在 尚未 正式开通运 营前 的验收 过程 号 中， 一牵 引变 电所 发生 框架 保护 动作 ， 导致 供 电区 段 停 电。事后通 过对 故 障站 的试验 发 现 ， 故障跳 闸 是 由于 框 架保 护 与钢 轨 电位 限制 装 置 的整 定配 合 不 良， 在框 架泄漏 不存 在 的情况 下发 生钢轨 对地 电 位上 升 时 ， 电压 型框架 保护 先于 钢轨 电位 限制装 置
图 ２ 钢 轨 电位 限 制 装 置保 护 原 理 图
同一测 量 电压下 ， 电压 型框架保 护动 作延 时大 于钢 轨 电位 限制 装置 延 时 。
当供 电分 区没有车 辆行驶 时 ， 流牵 引系统运 直 行正 常情 况下 ， 钢轨 对地 电位 为零 ； 当供 电分 区有
电流检 测 回路 没有 电流 通过 ， 电流 型框架 保护 电流
回路 电流 为零 ， 装置 不动 作 。当直流 设备 绝缘 发生 变 化 ， 备对 柜体 外 壳放 电或 短路 时 ， 地 电流通 设 接
浅谈地铁直流系统中框架保护原理及处理程序
浅谈地铁直流系统中框架保护原理及处理程序摘要：地铁列车的供电系统中，需要针对故障进行保护动作及预防操作，一般情况下地铁正常运行需要直流电的供给，但是直流电路在实际运行过程中会产生电流泄露的情况，对电流柜及其他设备产生影响，因此会发生短路及其他故障，对地铁列车的安全运行带来影响。
文章主要针对地铁直流系统中框架保护原理进行分析，并对相关的应急处理及故障处理进行探究，以期帮助工作人员熟悉流程，提升工作效率。
关键词：直流框架；保护原理；处理程序一、地铁直流系统中框架保护原理分析1、进行框架保护的原因对地铁供电系统中的故障进行事先预防，能够保证整个牵引系统的安全运行，从而提升列车的运行效率。
针对地铁列车运行故障预防最有效的办法就是设置保护措施，具体的方法有定时限过流保护、大电流保护、电流上升率及电流增量保护、超载荷保护、逆流保护以及直流框架保护。
在实际运行过程中需要根据实际情况选择保护方案，也可以采用多种保护方案一起使用，从而提升保护效果，以便在运行过程中及时发现问题并及时解决。
对地铁列车运行进行保护还可以采用改变供电运行的办法，这样就可以提供较为安全稳定的供电保障，从而满足其正常运行需求。
对地铁列车进行框架保护的另一个原因就是绝缘安装的直流牵引系统存在电流泄露的风险，如果发生隐患的电流过小，那么便会引发其他保护装置的保护行为，如果漏电范围在可监测范围内，并且电压超出了设定的数值范围，那么保护装置就会自动进行保护动作，从而避免事故发生。
2、框架保护的原理如果将框架保护按照其动作类型划分，那么直流框架保护能够分为电压型和电流型，这其中的电流型作为主要的保护方式，电压型是后备用的保护手段，不仅能够为直流电压框架提供保护，还能够为轨道电位限制装置提供保护。
电流型框架保护的工作原理主要是对泄漏电流进行监测，如监测到设定范围内的泄漏电流，那么保护装置就会启动保护工作。
故障发生的主要原因就是设备绝缘状态发生改变，使得泄漏电流达到设定数值，电流型框架保护所采取的措施就是切断线路开关（包括整流变高压侧开关、直流侧进、馈线开关），从而使其跳闸。
浅析地铁直流牵引供电系统中框架保护
浅析地铁直流牵引供电系统中框架保护在地铁直流牵引供电系统中，为了给机车提供DC1500V电源，每个牵引降压变电所内设有两套整流机组（整流变压器+整流器），将电压等级为35kV的交流电源转换为DC1500V电源送到直流母排，直流母排通过馈线断路器向接触网供电。
而接触网采用双边供电方式，在每个区间内的接触网由两个变电所供电。
地铁直流牵引供电系统的安全可靠运行是列车安全运行的前提和保证。
而直流牵引供电系统设的框架保护其主要功能是将直流设备内发生的短路故障迅速切除，防止故障点以外的部位受牵连，确保列车、设备、乘客的人身安全。
一、框架保护的作用地铁直流供电系统设备采用绝缘安装,当直流设备内的1500V正极对设备外壳发生泄漏或直流带电设备对直流柜柜体发生泄漏以及绝缘损坏闪络时，如不及时切除,容易造成短路电流达几万安的正极对负极间的短路事故，不仅会对直流设备造成严重危害，而且也威胁到人身安全。
基于直流设备安全供电的考量，将直流设备内发生的短路故障迅速切除，直流供电系统设置了直流框架保护，框架保护就是当正极对柜体外壳发生绝缘损坏时,及时切除故障,保证系统的安全运行。
一般情况下,框架泄漏保护动作后,将使本牵引变电所直流断路器及相邻牵引变电所向相同供电区段供电的馈线断路器跳闸,并闭锁合闸。
此时,为了恢复地铁列车的供电,应及时退出本牵引变电所直流设备,复归框架泄漏保护动作信号,通过接触网越区隔离开关合闸,实现相邻牵引变电所对故障变电所供电区域接触网的供电。
因此,框架泄漏保护动作会造成大面积的牵引网停电,且隔离故障恢复送电时间长,对地铁运营影响大。
二、框架保护的应用地铁直流供电系统均设置有框架保护。
框架泄漏保护装置由电流元件和电压元件组成。
电流元件可检测直流设备由外壳至接地网的故障泄漏电流;电压元件测量直流设备外壳与直流设备负极之间的电压,一端接直流设备外壳,另一端接直流系统负极，即电流型框架保护。
电压元件检测到的电压等价于钢轨和地之间的电压，即电压型框架保护。
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。
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来源：中国论文下载中心 [ 08‐12‐22 10:27:00 ] 作者：王晓保 编辑：studa0714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。
地铁直流系统框架保护与钢轨电位限制装置及排流装置关系分析
地铁直流系统框架保护与钢轨电位限制装置及排流装置关系分析中国铁建电气化局集团第一工程有限公司电气试验中心王立生摘要：本文分析了城市轨道交通直流供电系统设置框架保护和钢轨电位限制装置及排流装置的设计机理、各自的工作原理及其保护动作设置参数，阐述直流框架电流保护、电压保护和钢轨电位限制装置及排流装置的动作工况，结合整定原则分析各设备之间的动作电压设置和动作时间相互配合关系及其投入运行模式的合理性，为判断、分析、处理运行中出现的直流疑难故障奠定理论基础，力求最大限度保证安全供电。
关键词：直流框架保护钢轨电位限制装置排流装置关系分析1 概述目前我国城市轨道交通直流供电系统主要采用DC750V或DC1500V供电。
直流牵引供电系统设计为不接地系统，牵引所内的直流设备和供电接触网络均采用绝缘安装，钢轨通过绝缘垫与大地绝缘，以减少杂散电流的泄漏。
为了防止直流带电设备对直流柜柜体发生泄漏或绝缘损坏，基于直流供电系统安全和设备安全考虑，将直流设备内发生的短路故障迅速切除，所以在直流系统中设置了直流框架保护。
与此同时，为了防止钢轨电位升高对站车之间工作人员和上下车乘客以及线路巡视人员造成伤害，所以在每个牵引站内设有钢轨电位限制装置[1]。
还有，由于受地理安装条件限制，用于牵引回流的钢轨不可能做到全绝缘安装，且沿线路方向有其一定的回路电阻，因此牵引电流将有部分泄露于大地，排流装置即排流柜主要就是为防止地下金属物因杂散电流而遭电化学腐蚀而设置。
因此，深入分析直流框架保护、钢轨电位限制装置以及杂散电流或迷流排流装置的动作原理、配合关系，对确保直流牵引供电系统安全可靠运行具有重要作用。
2 框架保护装置及原理分析2.1 框架保护装置直流框架保护分为电流型框架保护和电压型框架保护两种，如图1所示，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。
它主要由电流测量元件和电压测量元件构成。
地铁直流供电系统框架保护的应用和故障处置措施
地铁直流供电系统框架保护的应用和故障处置措施现阶段，随着我国城市化脚步的加快，我国的交通行业也越来越繁荣，地铁作为我国城市轨道交通的重要组成部分，其供电系统的稳定运行直接决定着地铁的安全运营和人们的出行安全。
为此，下文就地铁直流供电系统框架保护故障、框架泄漏保护的特征以及地铁直流供电系统框架的故障处置措施做了简单分析，希望对我国地铁供电系统的安全、可靠运行起到一定的参考作用。
标签：地铁直流供电系统;框架保护;应用;故障处置1、引言我国地铁在供电系统框架保护方面，通常情况下，采取的都是低阻框架保护装置，在直流系统中设置了直流框架保护，直流开关带电设备一旦对直流柜造成漏电或绝缘损坏，框架保护动作可使直流开关跳闸并有效切除故障，从而保护设备的安全。
因此，研究地铁直流供电系统设置框架保护的原因和相应的故障处理措施具有至关重要的现实意义。
2、地铁直流供电系统框架保护故障的简单分析目前，根据保护动作的类型，直流框架保护可分为电压模式和电流模式。
电压模式指的是后备保护措施，电流模式则主要指的是一种保护手段。
一般情况下，电压型框架保护也可以实现对轨道电位限制装置进行后备保护。
电流型框架保护在实际应用的过程中，其应用原理是：通过检测泄漏电流，然后触发保护器对其进行保护。
当设备绝缘状况发生变化时，一旦泄漏电流达到设定值，电流模式框架保护系统将自动采取保护措施，切断电路开关，引起跳闸，避免危险事故的发生。
电压型框架保护是通过测量备用负极与设备框架之间的电压，当电压超过一定值时启动保护措施而建立的。
事实上，电压型框架保护设备本身的电阻值相对较小，故而也可以算作是理论计算中的接地，并且被测电压近似等于轨道到地的电压值。
3、直流牵引系统设置框架保护的主要原因直流牵引系统设置框架保护的原因主要有以下几点：第一，直流系统中的正负极以及直流牵引系统设置框架发生短路，导致故障问题;第二，直流牵引系统设置框架的多点接地，导致系统出现端短路，造成故障，或者是系统中的杂散电流引起电流元件故障;第三，电压元件与轨道电位限制装置配合不当导致故障;第四，系统中的电流元件、电压元件的故障。
城市轨道交通框架保护和钢轨电位限制装置的配合与应用
交通科技与管理63技术与应用1 直流框架保护动作原理及特性1.1 框架保护原理 电流型框架保护主要检测设备外壳对地的电流，该保护可以切除绝缘安装的直流开关柜、整流器柜和负极柜内发生正极与框架短路故障。
电流型框架保护具有电流和时间保护特性，地和直流开关柜设备框架之间测量电流作为测量变量使用。
电压型框架保护是测量和监视绝缘安装的直流设备框架上的电位，当电位差超出许可范围时，发出跳闸信号。
电压型框架保护拥有电压和时间的分段特性，直流负极与直流设备框架之间的测量电压作为测量变量使用。
1.2 框架保护动作特性 （1）当直流设备绝缘发生变化，设备对柜体外壳放电或短路时，电流回路电流达到整定值，电流型框架保护启动，延时期间未返回，向交直流开关发出跳闸命令。
（2）在城市轨道交通的牵引供电直流系统中，直流设备和钢轨都采用绝缘法安装。
钢轨对地的绝缘电阻随着绝缘材料性能而变化的，因此电流型框架保护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，从而设备发生绝缘下降而电流型框架保护不动作的情况，电压型框架保护就是为了弥补这个缺陷。
1.3 电流型框架保护设置分类1.3.1 牵引变电所配置1套框架保护 将牵引变电所内的整流器柜、直流开关柜、负极柜、接触轨隔离开关柜等设备绝缘安装，同时将其框架连接在一起，设置1套框架保护装置。
一旦发生框架泄漏故障，本所整流机组交流侧和直流侧断路器全部跳闸，同时相邻变电所的直流馈线断路器跳闸，造成大范围停电。
由于大双边供电的倒闸操作需要一定时间，该框架保护配置会对地铁运营造成较大影响。
1.3.2 牵引变电所配置2套框架保护 为缩小故障的跳闸范围，直流开关柜使用1套框架保护装置，负极柜与整流器柜共同使用1套框架保护装置。
该框架保护配置增加了投资成本，但提高了对突发事件的应急处置效率。
当整流器柜发生框架故障时，只使本所整流机组的交、直流侧断路器跳闸，而且退出工作对相邻牵引变电所没有影响。
框架保护动作处理
框架保护动作处理一、框架保护1、电压型框架：当直流设备内正极对外壳短路或接触网、馈出电缆对地放电时，地电位升高，电压元件会在钢轨和地之间检测到一个电压。
当这个电压大于电压元件整定值时，电压元件应在整定的时间动作。
一号线框架泄漏保护的电压元件由两段组成，Ⅰ段为90V 报警，Ⅱ段为150V跳闸。
影响：本所6个直流柜和2个35KV整流变柜同时跳闸。
"负/地保护跳闸"2、电流型框架：当直流设备内正极对柜体放电时，就有一个电流流经电流元件，当电流达到整定值时，电流型框架保护就会出口跳闸。
电流元件直接由电流继电器串在主回路中一号线框架泄漏保护的电流元件由两段组成，Ⅰ段为80A报警，Ⅱ段为80A跳闸。
影响：Ⅰ段本所2个直流柜进线柜和2个35KV整流变柜同时跳闸。
‘FP-1保护动作’Ⅱ段本所6个直流柜和2个35KV整流变柜同时跳闸，并联跳相邻2个牵引变电所各2个向本区段双边供电上下行开关。
‘FP-2保护动作’二、先期处理（生产调度）人员安排：发生框架保护动作后，根据人员的现场情况，应该立即安排高压供电专业3组人到变电所（两组人分别到故障所的相邻牵混所，一组人到故障所），接触网专业派3人填乘故障区段（故障所对应的供电分区）。
1、相邻所值班员应该做好以下工作：（1）确认变电所各开关位置，并向电调汇报。
（2）听从电调命令迅速切除联跳信号（“联跳解除”旋钮在直流开关柜端子柜上）1500V联跳解除按钮在端子柜上（3）听从电调命令进行开关操作。
（4）听从车间调度命令加强值班保障。
（5）观察轨电位变化情况。
2、故障所值班员应做好以下工作：（1）框架保护动作后，首先在综合监控盘、保护装置上确认框架保护是“电流”还是“电压”动作出口并检查开关位置。
向电调汇报，汇报内容如下：●姓名及联络电话号码；●事件发生时间（具体到秒）、地点、在场人员；●事件的起因、SCADA相关信息、现场开关动作情况、保护装置本体动作情况及现场运行情况（包括开关跳闸、自投情况等）；●现场有无异响、异味、放电现象，设备有无着火。
轨电位和框架保护
轨道交通直流框架保护摘要：分析城市轨道交通直流系统设置框架保护的原因及动作原理，阐述直流框架保护电流保护、电压保护及钢轨电位限制装置动作配合关系，了解直流系统框架保护应急处理程序。
关键词：直流框架保护；钢轨电位限制装置；应急处理程序1 概述地铁作为城市轨道交通的一份子，其牵引供电系统采用DC1500V直流系统向接触网供电，鉴于在其他兄弟地铁发生了很多由于钢轨电位升高导致直流框架保护动作，从而导致大面积停电的事故，如1999年6月广州地铁1号线由于钢轨电位升高，直流框架保护动作，引起本所6个直流开关柜和进线2个35KV整流变柜跳闸，同时分别联跳相邻两个变电所向故障所方向供电的各2个直流开关，导致公园前和长寿路区间接触网大面积停电，影响行车42分钟；2005年1月3号，深圳地铁才开通几天，同样由于框架保护动作，导致深圳地铁4号线全线瘫痪，影响行车近4个小时。
通过兄弟地铁的教训，深刻分析引起框架保护动作原因，动作原理，调整好框架保护和钢轨电位限制装置动作配合关系，了解一旦发生框架保护动作的应急程序显得尤为重要。
2、直流系统为什么要设置框架保护为保证牵引供电系统安全运行和接触网的安全供电，有效切除供电系统的各种故障，供电系统都成功采用2次继电保护系统，快速有效的切断各类故障点，防止扩大停电范围，同时最大限度的改变供电运行方式，例如退出故障牵引所，解除联跳信号，利用牵引大双边供电，可以及时恢复接触网供电，以保证地铁的正常运行不受影响。
而直流框架保护的设置是由于直流开关带电设备对直流柜柜体发生泄漏或绝缘损坏闪络时，原有的直流保护起不到应有的作用，为保护直流设备的安全，及时切除直流设备内的各种短路故障，直流系统设置了直流框架保护，一旦发生直流开关带电设备对直流柜柜体发生泄漏或绝缘损坏，框架保护动作，使有关直流开关跳闸断电，有效切断故障，从而保护设备安全。
3、直流框架保护动作原理直流框架保护以动作类型分为电流型、电压型两种。
地铁直流牵引供电系统框架保护与轨电位之间的匹配关系
地铁直流牵引供电系统框架保护与轨电位之间的匹配关系作者：李妍来源：《科技资讯》 2015年第5期李妍（广州市地下铁道总公司运营事业总部广东广州 510000）摘要:地铁直流牵引系统框架保护是供电系统的重要保护，该文对地铁供电系统的框架保护及轨电位装置进行了介绍，分析地铁直流牵引供电系统框架保护及轨电位限制装置的工作原理，根据广州地铁三号线的整定值设置，分析框架保护与轨电位限制整定值之间的匹配关系，随着地铁运营日期的延长，轨电位会发生变化，因此，通过调整和日常的维护校验，能有效地防范保护框架的误动作，进一步阐述框架保护与轨电位限制装置之间配合的重要性。
关键词:地铁供电框架保护轨电位匹配关系中图分类号:U224.8文献标识码:A文章编号:1672-3791（2015）02（b）-0232-011 概述地铁直流牵引供电系统设备采用绝缘安装，钢轨通过绝缘垫与大地绝缘，以减少杂散电流。
每个车站上下行分别设置一台刚轨电位限制装置，每个牵引所设置有框架保护系统。
地铁直流牵引系统框架保护是供电系统的重要保护，框架保护动作后将导致总共12个断路器的跳闸:本所所有的直流开关6个，本所33 kV整流机组高压开关2个，连跳相邻所对故障所方向的直流开关4个。
框架保护动作后断路器不会自动重合闸，会造成接触网大面积停电，影响客运。
因此框架保护的正确动作对整个牵引供电系统来说尤为重要。
钢轨点位限制装置用来监视钢轨电压并限制钢轨电压，保护人身安全。
2 直流牵引系统框架保护原理地铁直流牵引系统框架保护分为电流型保护和电压型保护，为了防止直流牵引供电设备内部绝缘降低时造成人身危险及设备损坏，每个牵引降压变电所内设置了一套直流系统框架泄漏保护装置，该保护包含反映直流泄漏电流的过电流保护还有反映接触电压的过电压保护。
变电所内直流牵引系统设备（包括直流开关柜、负极回流柜、整流器柜）的外壳不直接接地，对地有一定的电阻；所有设备的外壳通过电缆接在一起（简称为框架）经过一个分流器再接到大地。
地铁框架保护与钢轨电位限制装置原理浅析
地铁框架保护与钢轨电位限制装置原理浅析作者：汤小君付胜华来源：《中国房地产业·下旬》2019年第09期【摘要】分析了地铁电流、电压型框架保护原理及动作原因，阐述电流、电压型框架保护与钢轨电位限制装置的作用及配合关系，结合地铁框架保护及钢轨电位限制装置常见故障，优化配置方案。
【关键词】电流型框架保护;电压型框架保护;钢轨电位限制装置1、概述1.1框架保护原理牵引变电所内的直流供电设备采用绝缘安装，主要包括1500V直流开关柜、整流器柜、负极柜等。
当直流设备内的1500V正极对设备外壳发生泄漏时，如不及时切除，容易将故障扩大为1500V正极通过设备外壳对负极间的短路事故。
框架泄漏保护是专门针对直流供电设备对正极与柜体发生故障时的保护措施。
其保护原理是当正极对柜体外壳发生绝缘损坏时，能及时切除故障保证系统的安全运行。
（图1）1.1.1电流型框架保护电流型框架保护是通过一个电流元件检测框架对地之间的电流，当检测到的电流值达到整定时，电流型框架保护会启动。
1.1.2 电压型框架保护电压型框架保护是通过一个电压保护元件检测框架对负极之间的电压，当检测到的电压达到设定值，并达到设定延时后，电压型框架保护会启动，框架电压保护还与车站的钢轨电位限制装置相配合，作为钢轨电位限制装置的后备保护。
1.2钢轨电位限制装置原理钢轨电位限制装置一端接钢轨，一端接变电所接地网，检测的是钢轨和地之间的电压。
当正极对框架泄漏发生时，如果钢轨绝缘良好，电流型框架保护没有启动，并且电压型框架保护失灵，此时钢轨电位限制装置检测到的电压为钢轨和框架之间的电压，通过钢轨电位装置三段动作闭合，使泄漏电流主要通过钢轨电位限制装置流入大地，而不是钢轨对地泄漏电阻回到负极。
（图2）当供电分区没有车辆行驶时，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轨发生短路故障时，由于钢轨对地泄漏电阻的存在，钢轨电位快速升高到达阀值时，钢轨电位限制装置迅速动作，将钢轨与接地网短接，从而降低了钢轨对地电位。
津滨轻轨用框架泄漏保护装置原理及其与轨电位限制装置的配合
员及设备安全 ， 津滨 轻轨为 １ ０Ｖ直流轨道交通 系统 ， ５０ 也同时配备上述两 种装置。
．
下， 就需要在回流回路 （ 运行轨） 与大地之 间装配一套钢轨 电位限制装置 ， 也称 短 路装 置 ， 限 制 运 行 轨 的 电位 ， 免 超 出 安 全 许 可 的 接 触 电压 的发 以 避 生， 以保护人员安全， 还可以起到监测回流回路 电位 的作用。如图 ２所示。 正常情况下， 钢轨电位 限制装置的主回路 （ 触器及 晶闸管） 接 均处于开
ｌ框架泄漏保护的作用及原理 、 城市轨道交通直流 １０ Ｖ ５ ０ 开关柜的正极与柜体发生故障时， 对设备尤 其是对人 体安全 会造成严重的威胁 ， 因此 ， 安装框架泄漏保护是非 常重要 的。 框架泄漏保护装置 由电流检测元件和电压检测元件组成， 如图 ｌ ：
架空 地线
断状态 ， 钢轨 电位限制装置 的主要功能是不断地 检测 地道接地体和运行轨 道之 间的电位差 ， 当发 生超出安全许可 的接触 电压 时， 轨电位限制装置 钢 的主回路闭合 ， 将钢轨与大地短接， 制住轨 一地 间的电压 ， 钳 从而保证人员 和设施安全。钢轨 电位 限制装置不 断地检测钢轨与地之间 的接触 电压， 然 后判断此电压的值符合哪一段动作 的范围， 再根据事先设定的动作方式去
津滨轻轨用框架泄漏保护装置原理及其与轨 电位限制装置的配合
王
【 摘
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（ 津 滨 海 快 速 交 通 发展 有 限公 司 ） 天
要｝ 介绍 了直流牵 引供 电系统 中常见的框架泄漏保护装置的原理 ， 并与轨电位装置进行 比较 ， 说明两者 的配合 。
城市轨道交通直流牵引供电系统有关保护介绍
摘要：城市轨道交通直流牵引供电系统，是列车运行的唯一动力来源，有着举足轻重的地位。本文将对城市轨道交通直流牵引供电系统框架泄露保护问题进行重点介绍，以供参考。
关键词：城市轨道交通；直流牵引供电系统；框架泄露保护
中图分类号：U231文献标志码：A
引言
城市轨道交通供电系统是由城市配电网通过降压、整流以及逆变等方式而获得的终极电能。目前，国内所有地铁均采用直流牵引供电方式，其电压制式多种多样，我国采用电压等级是DC750V或DC1500V，为列车提供牵引电源。当牵引供电系统发生故障时，应有选择性地迅速切除故障，既要保证列车安全运行，又要保护乘客人身安全。因此，本文将对城市轨道交通直流牵引供电系统框架泄露保护问题进行介绍，具有重要的意义。
变电所内设置钢轨电位限制装置。当钢轨对地电位超过设定值，钢轨电位限制装置合闸，将钢轨电位钳制下来。电压型框架保护和钢轨电位限制装置都是检测钢轨对地电位的，不同的是电压型框架保护的作用是保护直流设备安全，动作于跳闸，切除直流绝缘泄漏或短路故障。钢轨电位限制装置的作用是降低钢轨对地电压，不动作于跳闸。
电压型框架保护是钢轨电位限制装置的后备保护，所以当钢轨电位限制装置瞬间升高时，钢轨电位限制装置首先动作，将大地与钢轨短接，降低钢轨电位。当钢轨电位限制装置拒动，则由作为后备保护的电压型框架保护经过延时报警。
参考文献：
[1]李群湛.城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术[J].西南交通大学学报，2017，50（02）：199-207.
[2]王宏宇.城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术[J].山东工业技术，2017（01）：97.
[3]王凡.城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术[J].工程技术研究，2017（05）：107-108.
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。
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。
框架保护动作分析
框架保护动作分析
机车在正常行驶中，钢轨中流过牵引电流，造成轨电位对地电压的升高，会导致框架保护误动作。
因此在讨论框架保护动作时，首先要分析轨电位与框架保护的配合关系。
由于钢轨电位限制装置动作电压参量，与电流型框架保护动作于泄露电流参量几乎无关，所以这里我们只分析电压型框架保护与钢轨电位限制装置这二者之间与各自电压参量的动作关系。
2.1电压型框架保护与钢轨电位限制装置动作分析及配合关系
电压型框架保护与钢轨电位限制装置都是检测钢轨对地电位的，不同的是电压型框架保护的作用是保护直流设备安全，动作于跳闸，切除直流绝缘泄漏或短路故障；钢轨电位限制装置的作用是降低钢轨对地电压，保护站车之间工作人员和上下车乘客以及线路巡视人员的人身安全，不动作于跳闸，牵引直流系统回路不受影响，列车正常运行。
钢轨电位限制装置采用三段式保护，电压型框架保护采用两段式保护，一段作用于报警，二段作用于跳闸。
以广州地铁六号线为例：
①当电位大于90V 时，轨电位装置延时800ms动作，将钢轨与大地短接来降低电位差，大于95V时电压型框架保护延时1500ms 报警，为防止快速瞬变的电压引起接触器频繁动作，
让钢轨电位限制装置连续动作3次，如果电位仍然大于整定值，则接触器合闸不再断开。
②钢轨电位大于150V时，轨电位装置无延时永久合闸；若轨电位仍然大于150V，则电压型框架保护经过1000ms延时，保护跳闸，断开直流系统所有断路器。
③钢轨电位大于600V时，轨电位装置内部晶闸管快速导通，将钢轨与地短接，钳制钢轨电位，同时将合闸指令发送至接触器，接触器无延时永久合闸。
框架电压保护即刻动作，动作结果同上所述。
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王晓保(中铁电气化勘测设计研究院,300250,天津∥高级工程师)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,框架保护中图分类号 U 284.26Rela tion bet wee n Rail Ove r 2volt age P r otection Device a nd Fr a me P r otection Wang XiaobaoAbs t r act With an analysis of the influence of rail over 2volt 2age p rotection device on safety and the coordination with f rame p rotection in DC t raction power supply system ,this pa 2per discusses p roblems existed in the p resent f rame p rotec 2tion ,the basis for the selection of the main parameter in rail over 2voltage p rotection device ,argues that the voltage com 2ponents shall be abolished when a new p rotection device is adopted.Key w or ds subway ,rail over 2voltage p rotection device ,f rame p rotectionA ut hor ’s a ddress China Railway Elect rification Survey ,Design &Research Institute ,300250,Tianjin ,China 城市轨道交通牵引供电系统采用DC 1500V 架空接触网供电,以走行轨为回流通路。
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框架故障保护与轨电位限制装置
每座牵引变电所在负极柜内设一套低阻抗框架泄漏保护装置，用于防止直流设备内部绝缘损坏闪络时造成人身危险。
其原理示意图见图1。
由图可知，框架故障保护主要由一个测量泄露电流的元件和一个电压监视元件组成。
用于漏电流监测的分流器—端接地，通过隔离放大器测量漏电流在其两端产生的电压；电压监视通过隔离放大器测量回流钢轨与保护地之间的电位差，可设定报警和触发跳闸参数
在漏电流监测中，采用绝缘方式安装的直流开关设备通过一分流器后接保护地，分流器允许通过的短路电流值按可达100kA考虑。
触发跳闸保护的门限值应可调。
在电位差监视中，触发断路器跳闸所遵循的允许接触电压特性曲线符合相关规定；框架故障保护系统的响应比电压继电器陕得多，响应时间与被监视电压的幅度大小无关。
如果另外还有一单独的钢轨电位限制装置将运行轨与保护地短接，则电位差监视选件跳闸信号将延时产生，以使能在二者之间进行选择。
一般要求所有的直流设备(包括整流器和迷流收集装置)机柜安装与地绝缘，通过一个分流器接地，通过采集该分流器的电流值作为框架故障保护的启动条件。
钢轨电位限制装置主要用于保护乘客和运营管理人员的安全，使他们免受存在于车体(运行轨道)和建筑物(车站、车场和梁体)之间的高接触电压的伤害。
当发生超出安全许可的接触电压时，钢轨电位限制装置就将钢轨与大地短接，从而保证人员和设施的安全。
钢轨电位限制装置主要由多级电压测量元件和短路复合开关组成，其保护原理示意图见图2。
短路复合开关电路由直流接触器和晶闸管并联组成。
正常情况下，直流接触的触头是开断的，晶闸管元件也处于不导通状态。
钢轨与大地之间的电压宜由三级独立的电压测量元件(分别用u>、u>>，和u>>>，符号代表)来检测、显示和判断。
在装置检测到的电压小于电压测量元件的整定跳闸值，钢轨电位限制装置的短路复合开关将保持开断状态。
当检测到的接触电压大于或等于电压测量元件u>的阀值，则经过一段可调整的延时后，该装置短路复合开关的闭合即将钢轨与大地进行有效短接。
如果检测到的接触电压大于或等于电压测量元件u>>的阀值，则该装置短路复合开关将无延时合闸。
一旦检测到的接触电压大于或等于电压测量元件u>>的阀值，则复合开关将通过晶闸管元件加速合闸，直流接触器也将无延时合闸。
当钢轨电位限制装置达到预先设定的连续短路次数后，该装置进入闭锁状态(恒定合闸状态)。
框架故障保护的整定值及其与钢轨电位限制装置的配
合关系如下：
如果车站已安装了钢轨电位限制装置，则建议框架故障保护不再采用电压监视元件，因为设电压监视元件目的是用于保护人身并非考虑设备安全，而钢轨电位限制装置已经满足了保护人身安全的要求。
如果在直流开关柜框架故障保护中再安装电压监视元件，只会增加中压断路器直流开关设备的跳闸次数，进而影响直流牵引网的正常运行。
一般情况下，只有当全线没有安装钢轨电位装置时，才在开关柜的框架保护中增加电压监视元件。
如果在框架故障保护中加电压监视元件，并且作为跳闸，则与钢轨电位限制装置之间有一个参数的配合问题。
通过对二者用的电压监测元件的设定值不同(如框架故障保护：DC 110v左占；轨道电位限制装置：DC 90v左占)，当轨电位达到各自设定值后的动作延时后(框架故障保护动作延时整定约为“；轨道电位限制装置延时整定约为0．15s)，由于上述二者整定值的差异，从而保证了轨道电位限制装置优先动作，只有在大的故障情况下，电位差不能消除时才延时启动框架泄露保护单元，从而使本站的所有直流开关和对整流器供电的中压断路器跳闸闭锁，并联跳两边相邻变电站双边供电的相关馈线快速开关。
考虑到框架保护元件的安装地点和测量点不同于钢轨
电位装置，建议将框架保护的电压元件的动作时间比钢轨电位装置的动作时间至少延时500ms，保证有选择性操作，尽量减少对直流开关设备的不必要跳闸。
直流系统框架保护的电流变换器和电压变换器在中央信号屏内，。