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。
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。
轨道交通1500V 直流开关柜与钢轨电位限制装置
X市轨道交通工程1500V 直流开关柜与钢轨电位限制装置技术规格书年月目录一、技术条件 (1)1、适用范围 (1)2、环境条件 (1)3、采用标准 (1)4、系统参数 (2)5、技术要求及性能 (2)6、结构要求 (22)7、可靠性、可维护性、可扩展性 (28)8、铭牌及标识 (29)9、计划采用的主要元器件/原材料清单 (30)二、供货范围 (31)一、技术条件1、适用范围本技术规格书适用于X轨道交通工程供电系统设备中的1500V 直流开关柜及钢轨电位限制装置的技术要求。
2、环境条件装设地点：户内、户外（车辆段、停车场内钢轨电位限制装置）环境温度：-5℃～40℃相对湿度：日平均值不大于95%；月平均值不大于90%，有凝露情况发生。
海拔高度：≤1000 m地震烈度：≤6 度，设计基本地震加速度值为0.05g振动：f ＜10Hz 时，振幅为 0.3mm；10Hz ＜f ＜ 150Hz 时，加速度为1m/s2。
雷暴日：>47 日/年3、采用标准设备的制造、试验和验收除了满足本技术规格书的要求外，还应符合如下标准：EN50123.1~7-2003 《Railway Applications - Fixed Installations - D.c.Switchgear》EN50124.1-1999 《铁路应用-绝缘配合-部分1：对绝缘和爬距的基本要求》IEC60146 《半导体变流器》IEC60439 《低压开关设备和控制设备组件》IEC60077 《电力牵引设备》IEC947 《低压开关设备和控制设备》IEC60068-2-30 《抗湿热环境能力》IEC60255-5 《电气继电器.第 5 部分：测量继电器和保护设备的绝缘配合要求和试验》GB/T14048.1-2012 《低压开关设备和控制设备总则》GB/T14048.2-2008 《低压开关设备和控制设备低压断路器》GB/T 7261-2008 《继电器及继电保护装置基本试验方法》GBT 25890.1~8-2010 《轨道交通地面装置直流开关设备》GB/T14598.13-2008（或I EC60255-22-1：2007）《电气继电器第22-1 部分：量度继电器和保护装置的电气干扰试验 1 MHz 脉冲群抗扰度试验》GB/T14598.14-2010（或I EC60255-22-2：1998）《电气继电器第22-2 部分：量度继电器和保护装置的电气干扰试验静电放电试验》GB/T14598.9-2010（或I EC60255-22-3：2002）《电气继电器第22-3 部分：量度继电器和保护装置的电气干扰试验辐射电磁场抗扰度》GB/T14598.10-2012《电气继电器第 22-4 部分：量度继电器和保护装置的电气干扰试验电快速瞬变/脉冲群抗扰度试验》开关柜及其组成部件应满足上述国内、国际标准的要求，且所采用的标准均为合同执行时的最新有效版本。
重庆轨道交通钢轨电位限制装置培训教材
主要技术参数
• 额定电压：DC1500V • 系统最高电压：DC1800V • 装置承受短路电流：80kA，20ms 50kA 50ms • 接触器机械寿命：150万次 • 装置寿命30年
第一级电压检测U>（90-110V）， 延时短接
• 当电位差大于设定电压的U>值（92V）时 经0.8s延时后，合闸线圈失电，接触器合闸， 同时柜体面板上合闸指示灯亮，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。
• 当电位差大于设定电压的U>>>值（360V） 时，无延时，晶闸管回路首先在0.2毫秒导 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 上的合闸指示灯及闭锁指示灯亮起，U>>> 无法远方复归，需就地复归
第四级电压检测U＜10V
• .当电位差小于设定电压值U<10V，且保持 一段时间（60h）后，钢轨电位限制装置中 的PLC将认为，装置控制回路出现故障或电 缆回路不通，致使合闸线圈失电，接触器 闭合并且闭锁，同时面板上装置故障指示 灯及闭锁指示灯亮起，需就地或远方复归
控制电源失电
• 本动将钢轨与大地有效短接，保证人员 及设施安全。
钢轨电位限制装置保护
• 钢轨电位限制装置按照电压等级可分为四级保 护 。第一级电压检测U>（90-110V），延时 短接；第二级电压检测U>>（120-170V）， 无延时短接；第三级电压检测U>>>，（可设 定为120，240，360，480，600V）；第四级 电压检测U＜10V。
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
轨电位限制装置内部培训
17
K0 的工作电源为直流电源，是由整流元件把
220V交流电整流所得。在正常情况下，钢轨与大 地的电压差大于或等于整定值时，用作让钢轨与 大地接通，降下两者之间的电压差。
18
一端接钢轨，另一端经晶 闸模块与大地相连，动作 电流：80A、120A、 160A可调。
19
6.1发生以下情况时，指示灯“闭锁/复位”亮起： 1、U>合闸计数大于设定值； 2、U>>电压继电器动作； 3、U>>>电流继电器动作； 4、其他装置故障。 （如：接触器已闭合，仍然有 不安全电压存在；接触器位置故障；接触器分合闸 故障等。）
I
J K L M
接触器合位指示灯
可复位计数器 功能测试旋钮 加热器控制模式转换开关 不可复位计数器
12
编号
A B C
名称
U>>电压监测继电器 U>电压监测继电器 U<电压监测继电器 控制及监测电源空开 加热器电源空开 PLC 温湿度控制器 24V电源模块 中间继电器 接触器
A
B
C
D E F G
F DE I
22
6.1 U>测试：将测试转换开关快速转向U>测试并保持10s，“U>” 指示灯亮起，主触头闭合，“接触器合位”指示灯亮起，10s后主触 头自动断开。 6.2 U>三次闭锁功能：在主触头第一次自动断开后6s内，再次将测 试转换开关快速转向U>测试并保持10s使主触头再次闭合；在主触 头第二次自动断开后6s内，再次将测试转换开关快速转向U>测试并 保持10s使主触头再次闭合，此时“闭锁/复位”指示灯应亮起，主 触头不再自动断开； 6.3 U>>测试：将测试转换开关短暂转向U>>测试位置，“U>>” 指示灯亮起，主触头闭合，“接触器合位”指示灯亮起，“闭锁/复 位”指示灯亮起，按下复归按钮，主触头断开，面板故障指示灯熄灭； 6.4 U>>>测试：用细长螺丝批由下至上撬动电流继电器的辅助接点， 直流接触器闭合，“接触器合位”指示灯亮起，U>>>电压继电器动 作，“U>>>”指示灯亮起闭锁输出，“闭锁/复位”指示灯亮起；
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。
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。
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。
轨道交通1500V 直流开关柜与钢轨电位限制装置
X市轨道交通工程1500V 直流开关柜与钢轨电位限制装置技术规格书年月目录一、技术条件 (1)1、适用范围 (1)2、环境条件 (1)3、采用标准 (1)4、系统参数 (2)5、技术要求及性能 (2)6、结构要求 (22)7、可靠性、可维护性、可扩展性 (28)8、铭牌及标识 (29)9、计划采用的主要元器件/原材料清单 (30)二、供货范围 (31)一、技术条件1、适用范围本技术规格书适用于X轨道交通工程供电系统设备中的1500V 直流开关柜及钢轨电位限制装置的技术要求。
2、环境条件装设地点：户内、户外（车辆段、停车场内钢轨电位限制装置）环境温度：-5℃～40℃相对湿度：日平均值不大于95%；月平均值不大于90%，有凝露情况发生。
海拔高度：≤1000 m地震烈度：≤6 度，设计基本地震加速度值为0.05g振动：f ＜10Hz 时，振幅为 0.3mm；10Hz ＜f ＜ 150Hz 时，加速度为1m/s2。
雷暴日：>47 日/年3、采用标准设备的制造、试验和验收除了满足本技术规格书的要求外，还应符合如下标准：EN50123.1~7-2003 《Railway Applications - Fixed Installations - D.c.Switchgear》EN50124.1-1999 《铁路应用-绝缘配合-部分1：对绝缘和爬距的基本要求》IEC60146 《半导体变流器》IEC60439 《低压开关设备和控制设备组件》IEC60077 《电力牵引设备》IEC947 《低压开关设备和控制设备》IEC60068-2-30 《抗湿热环境能力》IEC60255-5 《电气继电器.第 5 部分：测量继电器和保护设备的绝缘配合要求和试验》GB/T14048.1-2012 《低压开关设备和控制设备总则》GB/T14048.2-2008 《低压开关设备和控制设备低压断路器》GB/T 7261-2008 《继电器及继电保护装置基本试验方法》GBT 25890.1~8-2010 《轨道交通地面装置直流开关设备》GB/T14598.13-2008（或I EC60255-22-1：2007）《电气继电器第22-1 部分：量度继电器和保护装置的电气干扰试验 1 MHz 脉冲群抗扰度试验》GB/T14598.14-2010（或I EC60255-22-2：1998）《电气继电器第22-2 部分：量度继电器和保护装置的电气干扰试验静电放电试验》GB/T14598.9-2010（或I EC60255-22-3：2002）《电气继电器第22-3 部分：量度继电器和保护装置的电气干扰试验辐射电磁场抗扰度》GB/T14598.10-2012《电气继电器第 22-4 部分：量度继电器和保护装置的电气干扰试验电快速瞬变/脉冲群抗扰度试验》开关柜及其组成部件应满足上述国内、国际标准的要求，且所采用的标准均为合同执行时的最新有效版本。
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）。
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市轨道交通系统中的杂散电流问题一直存在，杂散电流是由于城市轨道交通系统中的电力设备和信号系统等设备所引起的，当电流通过钢轨时，会产生感应电位（即钢轨电位）并使钢轨电位升高，当电位达到一定限制值时，会对人员、设备和设施造成损害。
因此，必须采取措施限制钢轨电位。
目前，城市轨道交通系统中常用的限制钢轨电位的方法是安装钢轨电位限制装置。
钢轨电位限制装置是一种有效的防止钢轨电位累计升高的设备，它可以限制杂散电流在一定范围内流动，从而保护人员、设备和设施的安全。
钢轨电位限制装置通常采用电阻或可调电源控制电流的方式进行限制。
其中，采用电阻的设备多为固定电阻，它通过限制电流的方式限制钢轨电位；采用可调电源的设备则可以根据实际情况控制输出电流大小，从而调节钢轨电位值。
城市轨道交通系统中的钢轨电位限制装置使用情况需要一定的技术和管理支持。
首先，钢轨电位限制装置需要定期检测和维护。
定期检测可以有效地发现钢轨电位限制装置存在的问题，并及时进行修复和更换，以确保设备的正常运行。
对于一些使用寿命较长的设备，需要定期更换以确保安全性。
其次，钢轨电位限制装置的运行需要专业人员进行监控和管理。
专业人员需要具备相关的技术知识和实践经验，定期对设备进行检查和维护，并及时解决设备故障和损坏等问题。
最后，城市轨道交通系统中的钢轨电位限制装置应该与城市轨道交通系统的其他设备和管理体系相互配合。
只有采用科学和完善的管理体系，才能保证城市轨道交通系统的安全和可靠性。
总之，城市轨道交通系统中的杂散电流问题需要重视，并采取科学有效的措施进行限制。
钢轨电位限制装置是限制杂散电流、保障城市轨道交通系统安全的重要设备之一，它的使用情况需要得到重视和管理。
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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(ＰｒｏｔｅｃｔｉｖｅＰｒｏｖｉｓｉｏｎｓＲｅｌａｔｉｎｇｔｏＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＳａｆｅｔｙａｎｄＥａｒｔｈｉｎｇ)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。