钢轨电位限制装置与框架保护关系的分析

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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。

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ＤＣ５Ｖ或ＤＣ１０Ｖ供电，７０５０昆明地铁直流牵引供电系统采用Ｄ５Ｖ系统向Ｃ７０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２００６年ｌ２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

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发表时间：2018-08-07T09:41:21.250Z 来源：《电力设备》2018年第12期作者：郑金科[导读] 摘要：分析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，了解其各自的工作原理，分析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，通过对直流框架保护和钢轨电位限制装置及排流装置的综合分析，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（中国铁建电气化局集团第一工程有限公司上海分公司河南洛阳 471000）摘要：分析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，了解其各自的工作原理，分析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，通过对直流框架保护和钢轨电位限制装置及排流装置的综合分析，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 Abstract: Analysis of the power supply system of city rail traffic protection and set up the framework of DC rail potential limiting device mechanism and design of drainage device, understand their working principle, analyzes the protection setting parameters, DC frame current protection, voltage protection and rail potential limiting device and condition action drainage device, on the basis of a comprehensive analysis of DC frame protection and rail potential limiting device and a drainage device, combined with the principles of setting analysis between each equipment operation voltage setting and action time of mutual cooperation relationship and operation mode of rationality, which lays the theoretical foundation for the judgment, analysis and treatment of DC difficult fault occurred in operation, to ensure maximum safety of power supply. Key words:DC frame protection rail potential limiting device discharge device analysis.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。

轨道交通牵引供电系统框架泄露保护与散电流防护技术

轨道交通牵引供电系统框架泄露保护与散电流防护技术摘要：地铁牵引供电系统在当前电力中以独有的直流系统及1500V电压、相关设备系统等，自成一派。

本文主要是如何更好地防护地铁牵引供电系统的杂散电流进行探讨，供同行借鉴参考。

关键词：地铁牵引供电；框架泄露；杂散电流一、框架泄露保护作用框架泄露保护作为直流供电系统中特有的保护，其主要监测直流设备接地部分与带电部分的泄露电流及电压。

当电流电压达到一定动作值，甚至短路电流产生时自动启动框架泄露保护，防止故障范围扩大。

二、钢轨电位限制装置（OVPD）与框架泄露保护的相互配合OVPD 的作用是检测钢轨对地的电压，当达到整定值时，OVPD 动作合闸，降低电压，防止电客车与地之间电位过高，威胁乘客人身安全。

由于 OVPD 与框架泄露保护均监测钢轨对地电压，二者之间的配合有必要进行说明。

OVPD 合闸可认为是降低钢轨与地之间电位的手段之一，不过长期看来，这对金属结构的腐蚀有较大影响，因此不建议采取此类办法。

同样，框架泄露保护电压元件动作也是通过排泄的方法来降低钢轨对地电压，只不过框架泄露保护的影响范围更大、更严重。

OVPD 动作可看作是框架泄露保护电压元件动作的后备保护。

这又牵扯到二者之间的整定值的配合。

根据严重程度来看，只有在OVPD 动作合闸后危险电压仍不能消除时，才能启动后备保护的框架泄露保护。

三、框架泄露保护动作范围（1）If 1（直流柜框架正向电流）保护动作当直流柜侧出现框架正向电流（达到设置门限）时，负极柜会发出联跳信号：联跳本站所有直流馈线断路器并闭锁合闸和重合闸；联跳本站 2 台 35k V 整流断路器及 2 台直流进线断路器并闭锁合闸；联跳邻站同区域的直流馈线断路器并闭锁重合闸，不闭锁合闸。

所间联跳传递信号为脉冲信号。

（2）If 2（整流器框架正向电流）保护动作当整流器侧出现框架正向电流（达到设置门限）时，负极柜会发出联跳信号：联跳本站2 台 35k V 整流断路器及 2 台直流进线断路器并闭锁合闸。

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

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作者：王颖来源：《科学与财富》2010年第11期[摘要] 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。

[关键词] 框架泄漏保护轨电位限制装置配合Abstract: Introduces the principle of frame leak protection in DC traction power supply system, and compares it with OVPD to explain the cooperation of them.Key words: frame leak protection; OVPD; cooperation由于直流系统的特殊性，为减少杂散电流进入主体结构、设备及与其相关的设施，直流供电系统设计为不接地系统，直流供电设备采用绝缘安装。

钢轨通过绝缘垫与地绝缘，正常情况下钢轨对地之间存在着阻抗很大的泄漏电阻。

为避免故障情况下对人员及设备造成危害，直流牵引供电系统通常设有框架泄漏保护装置及轨电位限制装置，两者相互配合，保护人员及设备安全，津滨轻轨为1500V直流轨道交通系统，也同时配备上述两种装置。

1、框架泄漏保护的作用及原理城市轨道交通直流1500V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1：电流检测元件：接在绝缘的开关柜外壳和变电所接地网之间，有一个能承受100kA短路电流、电阻为0.15mΩ的分流器与之并联。

电压检测元件：一端接于直流电源负极，另一端接设备外壳。

测量电压时，0.15mΩ的分流器形成的电压可忽略不计。

直流系统正常运行情况下，电流检测回路没有电流通过。

当任意一个直流设备内正极对外壳短路时，接地电流通过电流检测元件流入地网，再通过钢轨与地之间的绝缘泄漏电阻(或排流柜)回到钢轨(负极)。

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。

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。

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

学术论坛
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
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秉统的重要保护，茧文对地铁供电秉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问的匹配关系，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
护动作情况分析来看，设备未发生短路故障，是由电压元件动作引起的框架保护动作跳闸，有可能是由于轨道瞬时出现毛刺形的电压波形，电压元件受到干扰而误动作。一般情况下，当轨电位升高达到整定值时，轨电位应先动作将钢轨与大地有效短接，当轨电位失效拒动才会启动框架保护的电压型保护动作，但由于当时一号线轨电位限制装置与框架保护装置的整定值匹配存在问题，才会导致框架保护误动作。２０ｌ４年三号线发生一起由于直流母排对外壳放电引起的电流型框架保护动作，造成两个供电区短时停电、电客车晚点，由于故障发生时间正是早高峰，对客运造成了很大的影响。此次故障也造成整流器柜内的多个二次元件烧毁，开关通讯中断，增加了抢修的困难及时间。框架保护的正确动作对地铁运营安全尤为重要。

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

统通常设有框架泄漏保护装置及轨电位限制装置，者相互配合，护人两保
员及设备安全，津滨轻轨为１０Ｖ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１０Ｖ５０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
颖
（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。

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。

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。

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。

地铁框架保护与钢轨电位限制保护配合研究

技术前沿2019.10 电力系统装备丨213Technology Frontier2019年第10期2019 No.10电力系统装备Electric Power System Equipment 所述电感器部分主要包含接地连接线和电感。

绝缘封盖一侧装有电感器，其导线通过预留孔进行连接，电感器另一端连接接地连接线并通过中间接头上预留的螺栓孔固定于中间接头外壳上。

检修作业时，T 形套管的两个水平端头分别对应与旁路柔性电缆一端及半绝缘电缆一端连接；通过操作杆拉动绝缘拉杆使弹簧压缩直至受止动齿限制，整体装置内部绝缘，此时消弧接头不接地。

当旁路电缆需要接地时，通过接触拨片使绝缘拉杆脱离止动齿限制，在弹簧弹力作用下，绝缘拉杆插入中间接头导体上端，此时消弧接头接地，电感器通电后的感抗可以有效降低电缆内残余电荷释放的电流，从而达到降流消弧的目的。

5 结语电力电缆的主要作用就是是用来传输和分配电能[7]。

其所具备的优点有：线间绝缘距离小、占地面积少、受气候条件与周围环境影响小、耐压高和容量大等。

因此，电力电缆广泛应用于城市的地下电网、发电站的引出线路、工矿企业内部的供电、铁路的贯通线、过江和过海峡的水下输电线等[8-10]。

因此本文针对路柔性电缆快速中间接头的技术进行研究，并针对这一技术进行了方案改进设计，从而有效保障从业人员的工作安全，同时也可以有效提高配电线路带电作业水平。

参考文献[1] 阎孟昆.屏蔽材料对XLPE 电力电缆工频击穿特性的影响[J].高电压技术，2011，37（8）：1923-1927.[2] 黄旭，刘兆领，刘倞，等.旁路电缆作业用新型电缆中间接头的研究与应用[J].电气应用，2017（20）：46-48.[3] 刘刚，陈志娟.10 kV 交联聚乙烯电缆终端主绝缘含空气气隙缺陷试验[J].高电压技术，2012，38（3）：678-683.[4] 杨贵河.电缆电容的计算[J].电气开关，2010，48（1）：80-81.[5] 杜伯学，李忠磊，张锴，等.220 kV 交联聚乙烯电力电缆接地电流的计算与应用[J].高电压技术，2013，39（5）：1034-1039.[6] 王滨.中性点不接地系统电容电流测试[J].四川电力技术，2012，29（4）：26-27.[7] 周远翔，刘睿，张云霄，等.高压/超高压电力电缆关键技术分析及展望[J].电工文摘，2014（6）：1-14.[8] 尹晖，张晓鸣，王艳涛，等.特高压输电线路电磁干扰3维可视化研究[J].高电压技术，2014，40（12）：3874-3881.[9] 赵林杰，赵晓斌，厉天威，等.多端柔性直流输电系统中±160 kV XLPE 绝缘电缆系统设计与选型[J].高电压技术，2014，40（9）：2635-2643.[10] 王巨丰，李世民，闫仁宝，等.可主动快速熄灭工频续流电弧的灭弧防雷间隙装置设计[J].高电压技术，2014，40（1）：40-45.1 研究背景地铁直流牵引供电系统由牵引变电所、接触网、钢轨回路（包括大地）、馈线和回流线等组成。

地铁直流系统中框架保护原理及处理程序

地铁直流系统中框架保护原理及处理程序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。

标签：直流框架保护钢轨电位限制处理程序1 概述在地铁直流牵引供电系统中，为了给机车提供直流1500V电源，每个牵引降压变电所内有两个整流机组，将电压等级为35kV的交流电源转换为直流1500V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。

当直流带电设备对直流柜柜体发生泄漏或绝缘损坏闪络时，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，直流系统设置了直流框架保护，如果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，框架保护动作切断直流开关，防止故障点以外的部位受牵连，确保设备安全。

2 框架保护原理框架保护分为电流型框架保护和电压型框架保护两种。

直流牵引供电设备内部绝缘材料一旦失去功效，便可能危及人身安全，为防止人身伤害事故发生，可将直流系统框架泄漏保护装置安装在牵引降压变电所内，该保护主要包括反映直流泄漏电流的过电流保护以及反映接触电压的过电压保护，而过电压保护还作为钢轨电位限制装置的后备保护与车站的钢轨电位限制装置相配合。

MB型直流开关柜·框架泄漏保护·电流元件：直流开关柜柜底安装有绝缘垫，从而保证直流开关柜与大地绝缘。

将低阻抗电流继电器两端分别与直流开关柜柜体和系统地相连接，当柜体对地故障泄漏电流大于整定值（80A）时，继电器发出动作信号，从而保证人和设备的安全。

MB 型直流开关柜·框架泄漏保护·电压元件：在直流牵引系统中，由于运行和短路电流，回流轨和框架接地系统之间可能会产生泄露电压。

因此，在回流轨与框架接地系统之间安装一个限压装置，可以防止过高泄露电压的产生。

90V报警；150V跳闸。

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。