钢轨电位限制装置动作现象情况浅析

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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

地铁牵引供电系统钢轨电位越限问题简析

地铁牵引供电系统钢轨电位越限问题简析成都地铁1号线于2010年9月开始试运营，从2011年10月开始，地铁1号线世纪城站至金融城站钢轨电位限制装置动作较频繁，且世纪城站电压型框架保护越限告警，针对该故障现象，我们展开了一系列的专项检查，并做了简要分析。

一、影响钢轨电位的因素影响钢轨电位的因素很多且较复杂，可通过钢轨电位简单数学模型来讨论分析。

假设l)走行轨的纵向电阻是均匀分布的;2)轨道对地的过渡电阻和土壤电阻也是均匀分布的；3)排流网结构电阻是均匀分布的；4)馈电线路的阻抗忽略不计。

建立轨道一排流网一大地的电阻分布网络如图所示。

根据网络分布图建立数学模型，经基尔霍夫电压、电流定律推导得出钢轨上任一点处电压方程如下，设变电所一端坐标。

，其中，为轨道对埋地金属结构的过渡电阻，；设为埋地金属结构对地的过渡电阻，；为走行轨的电阻，；为埋地金属结构电阻，；为走行轨在处的电压，V；为走行轨在处的电流，A；为轨道泄漏的杂散电流，A；为测量点距变电所的距离，km；为机车距变电所的距离，km；为列车取流电流，A。

方程中常数A、B与列车取流有关。

通过模型分析计算，我们知道钢轨对地电压与列车取流、钢轨纵向电阻、轨地过渡电阻存在理论性的变化规律。

成都地铁1号线处于运行初期，牵引网电压较高、行车间隔大，根据牵引供电模拟计算可知，正常运行方式与非正常运行方式下钢轨电位均未达到90V。

从动作情况可知，钢轨电位限制装置在2011年度中仅于10月30日后开始动作，且动作较频繁。

因此，初步判断可能存在的原因有：设备本身故障；回流网电阻突增；牵引网正极对地或负极有泄露。

针对以上情况，供电专业展开了专项检查和相应的处理。

二、检查处理措施1、检查钢轨电位限制装置及框架保护功能是否正常。

经核对保护整定值，发现框架保护及钢轨电位限制装置定值的时限配合上有一定的问题，再加电压继电器调节精度不高，实际报警延时与定值单误差较大，使得匹配问题更加突出。

广州地铁三北线钢轨对地电位过高问题的分析探讨

广州地铁三北线钢轨对地电位过高问题的分析探讨摘要：广州地铁三号线北延段（以下简称三北线）设置10座牵引变电所。

其牵引供电系统是以走行轨为回流通路的直流牵引供电系统。

三北线开通前期，部分站点轨电位较高，轨电位限制装置动作较频繁。

由于运营环境、施工及其它因素的影响，不可避免地存在负回流问题。

变电所的回流系统施工复杂，回流通路中存在许多接续头，这势必会增大回流电阻，另外钢轨电阻过大等也可能使钢轨电位升高。

本文结合三北线实际情况对钢轨电位过高问题进行分析，从而查找原因、提出建议、改善三北线负回流能力。

关键词：钢轨电位地铁供电杂散电流负回流一、三北线走行轨对地电位的分析计算首先分析论证三北线牵混所的分布设计是否合理：求解轨中电流：假设只存在一个变电所（单边供电），一辆列车运行轨道X处电压（对地电位）（V）（1-1）式中：（1-2）——轨道的单位长度阻抗,取0.015——轨道对地的单位过度阻抗=25∴（1-3）由于当轨道X处的轨中电流（1-4）设初始条件为：，，双边供电，一列车运行（1-5）（1-6）（1-7）将，绝对值合成后即为某点的轨中电流值，则地中电流（A）（1-8）已知广州地铁三北线的最长牵引区间为4.349kM运用以上公式可计算处各变电所间地中迷流数值。

计算结果如表1所示。

由以上计算可知，三北线变电所设计方案的走行轨对地电位是符合标准的。

理论上，其钢轨对地电位不高，但实际中三北线却钢轨电位过高。

因此需建立供电系统负回流电路模型，深入研究钢轨电位过高原因。

表一三北线走行轨对地电位分布图二、关于钢轨电位分布的理论分析在地铁牵引供电系统的中，以利用钢轨作为回流导体，电流从高电位流向低电位。

另外从欧姆定律可知回流网中的电流和电阻影响钢轨电位的高低。

采用最基本的轨—地电路模型，见图1。

由模型得到杂散电流解析表达式为：(2-1)钢轨对地电压：(2-2)由公式（2）转换得到的负回流轨对地电位示意图，如图2所示。

钢轨电位相关影响因素现场测试及分析

钢轨电位相关影响因素现场测试及分析金辉【摘要】国内城市轨道交通线路运营过程中,经常出现钢轨电位过高,导致钢轨电位限制装置频繁动作,甚至直流框架保护动作,大面积直流停电.钢轨电位过高会对乘客人身安全造成威胁,同时,屏蔽门跟钢轨连接,钢轨电位传导到屏蔽门,当结构钢筋和屏蔽门触碰时就会发生放电,产生火花,存在严重的安全隐患.针对钢轨电位过高的问题,对钢轨电位相关影响因素,如钢轨纵向电阻、轨缝电阻、机车牵引电流、钢轨电位变化情况进行了现场测试及分析,同时,对屏蔽门机车绝缘部分绝缘情况、及等电位连接线拆除后屏蔽门电位进行实际测试.经过分析提出钢轨电位限制措施,屏蔽门安全解决方案.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2017(000)017【总页数】6页(P81-86)【关键词】城市轨道交通;钢轨电位;现场测试;抑制措施;屏蔽门【作者】金辉【作者单位】广州地铁集团有限公司,广州510000【正文语种】中文【中图分类】U231目前国内的城市轨道交通基本均采用直流750V或1500V供电，机车由接触网（轨）获得电能，牵引电流通过轨道返回到牵引变电所整流机组负极。

由于轨道自身阻抗及杂散电流影响，轨道和地之间会产生电位差，严重时可危及人身安全。

为了限制钢轨电位，在工程设计时采用在车站设置钢轨电位限制装置（Rail Over-Voltage Protection Device，OVPD），钢轨电位限制装置一端接钢轨，另一端接地母排。

钢轨电位限制装置内设置隔离开关，在正常运行方式下是处于打开状态，当钢轨电位限制装置测量到钢轨和接地母排之间的电位差达到一段设定值时（一般I段整定值90V，II段整定值150V，III段整定值500V），钢轨电位限制装置合闸，将钢轨和地短接，延迟一段时间（时间可设定）后，装置自动打开。

钢轨电位限制装置自动测量钢轨和地母排之间的电位差，钳制钢轨电位在安全电位以下。

为了保护乘客的人身安全，在站台边沿设置了绝缘垫，绝缘垫宽度至少达到0.9m，屏蔽门安装在绝缘垫上，并将屏蔽门用电缆和钢轨连接保证二者的等电位。

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。

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》
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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，

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。

标签：钢轨电位；钢轨电位限制装置；回流系统；暂态参数；功率分配Abstract：This paper studies the frequent movement of rail over-voltage protection device （OVPD）Ⅲsection 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 Ⅲsection 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。

钢轨电位的产生主要会造成以下3点危害：（1）危及乘客人身安全；（2）钢轨正向平均电位越高，杂散电流会越大，从而加快杂散电流对土建结构钢筋、设备金属外壳及地下金属管线产生腐蚀；（3）造成轨旁设备如屏蔽门、转辙机出现频繁打火放电现象，严重时可导致直流框架保护动作，引起大规模停电。

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

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。

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。

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）。

钢轨电位限制装置

之马矢奏春创作摘要对直流牵引供电系统中钢轨电位限制装置在平安方面所起的作用及与框架呵护配合关系进行了分析,对目前框架呵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。

建设在采取晶闸管接触器型钢轨电位限制装置后,框架呵护中取消电压元件。

关键词地铁,钢轨电位限制装置,框架呵护城市轨道交通牵引供电系统采取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发生腐蚀,轨道交通建设过程中采纳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,对直流供电设备采取绝缘装置,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,钢轨对地发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平安可靠运行及呵护乘客平安的要求,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装置在各个车站及停车场内,监测钢轨与地之间的电压。

如果该电压超出整定值时,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。

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。

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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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

技术装备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李立勃（石家庄市轨道交通有限责任公司，河北石家庄 050000）作者简介：李立勃（1977—），男，工程师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。

牵引供电系统如图 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，主要由复摘要：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。

关键词：地铁；钢轨电位限制装置；保护设置；优化设计中图分类号：U231.8图 1 牵引供电系统简图用开关、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。

轨电位限制装置常合闸问题浅析

轨电位限制装置常合闸问题浅析牛二兵【摘要】随着轨道交通事业的发展,地铁回流系统中轨电位限制装置的采用也越来越普遍,而轨电位限制装置动作合闸会导致产生杂散电流,对地网和车站金属结构产生腐蚀,影响地网和车站金属结构的使用寿命,直至影响到车站的使用寿命.通过对轨电位限制装置合闸问题原因分析并提出相应解决措施,以期避免杂散电流的产生.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2017(046)004【总页数】3页(P153-155)【关键词】轨电位限制装置(OVPD);钢轨电位;杂散电流;故障处理【作者】牛二兵【作者单位】天津市地下铁道运营有限公司,天津 300130【正文语种】中文【中图分类】U231.8在地铁直流牵引供电系统中，为了减少杂散电流的泄露，牵引系统采用不接地的设计方式，走行轨作为负极回流导体[1]，在列车实际运行中，由于走行轨对地绝缘安装，钢轨与地之间存在过渡电阻，钢轨电位会升高，当电位过高时，容易对人员造成危害。

鉴于这种情况的存在，在实际应用中，安装一套钢轨电位限制装置（Rail Over-Voltage Protection Device，OVPD），以限制钢轨的电位，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[2]。

以某城市轨道交通系统所采用的TracFeed VLD电压限制装置为例，设计原理如图1所示。

轨电位保护装置结构为金属封闭开关柜，内装一个低压限制装置、并联短接接触器、控制元件和测量元件。

轨电位的主回路由轨电位限制装置和主接触器并联组成。

轨电位限制器由压敏电阻和晶闸管组成。

主接触器为常闭触点，正常工作情况下接触器得电，主回路触点断开。

在正常操作过程中，主接触器通电，短接触点断开，如果回流线路和地电位之间的接触电压/接近电压超过预设值，低电压限制装置在极短的时间内降低该电压，并将其限制到安全电压水平，当低压限制装置启动时，由分流器测量、控制器评估流经的电流。