浅谈城市轨道交通直流框架保护动作应急处理

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。

轨道交通直流框架保护的动作原因详析及预防摘要：在社会经济不断发展的背景下，城市化建设进程逐渐加快，人口数量随之增多，从实际情况来看，以往滞后的城市内部交通管理方法显然已经不符合新时代的发展要求，基于此，在城市中便加大了对轨道交通的重视力度，不过，此项交通方式尚处于初级运行环节，本身还弥留着诸多的缺陷。

而直流框架保护动作应急处理便是一种最为明显的现象，针对于此种现象的处理有着较多的要求。

基于此，在本篇文章中，主要从轨道交通直流框架保护动作原因入手，提出了相应的预防策略。

关键词：轨道交通；直流框架保护；动作原因；预防策略在现有的城市轨道交通直流牵引供电系统运行期间，如果直流牵引供电设备内部绝缘下降，就会产生一定的危害性，针对于此种现象，可以设置直流系统框架泄漏保护，其主要是对反应直流泄露电流的过电流进行保护以及接触电压的过电压展开保护，以此确保运行的安全性。

本文根据轨道交通直流框架保护动作原因提出了一系列的预防策略，希望能够降低不良问题出现的概率。

1、对于直流框架保护原理的论述对于变电所中的直流牵引设备来讲，大体上涉及到了直流开关柜、负极柜以及整流器柜，这三个环节之间有着十分密切的联系性，能够将直流牵引设备的整体效果体现出来。

在设备运行期间，通常是应用绝缘安装方法，将绝缘介质覆盖于外壳和地面中，相关的直流牵引设备外壳是根据电缆相互联系到一起，此种过程被称之为框架。

从实际情况来看，直流框架保护工作其实是指直流漏电电流的过电流保护和接触电压的过电压保护环节，而且，直流框架中的电压保护测量为框架和钢轨之间的电压，该项阶段中产生的故障问题均是受到变电所外部产生故障问题而引起的，而普通的过电流保护是以框架外壳对地的泄漏电流为主。

2、对于轨道交通直流框架保护动作现状的分析①受接触网短路、表面持续性放电以及电阻率比较高等因素的影响，使得轨电位出现了异常现象，并且轨电位限制装置无法正常进行动作，这一情况下对于框架保护产生了不良的影响。

电力系统32丨电力系统装备 2019.18Electric System2019年第18期2019 No.18电力系统装备Electric Power System Equipment城市轨道交通列车准确来说是以电力作为动力来源的列车，并在运动的过程中不断从接触网中获取牵引电能，因此一个完整的供电系统是保证轨道交通安全运营的首要条件。

直流框架泄露保护装置是在直流牵引供电设备内部绝缘性降低时设置的一种保护装置，然而框架保护动作跳闸却成为了目前危害最严重的故障，基于此应全面了解轨道交通变电所直流系统框架保护原理及发生异常的处理程序，保障轨道交通安全运营是首要任务。

1 轨道交通牵引供电直流系统（1）牵引供电直流一次系统。

牵引直流供电一次系统是为电动列车运行提供电力能源的系统，钢轨是列车运行的载体、牵引降压混合变电所和接触网是传输电能的重要组成部分，此外还包括正馈电线、排流柜、整流机组等。

轨道交通列车行驶的原理是牵引变电轨道交通供电系统将交流电压变为直流，随后通过接触网系统持续供电。

（2）牵引供电直流二次系统。

牵引供电系统是列车行驶的能量源泉和保护装置，主要是保护电路和防止意外停电，最终保护列车安全行驶。

因此，在设计阶段应充分考虑环境因素、负载特性以及故障形式。

相关工作人员应充分预测故障发生的可能性，及时预防。

在列车发生故障时，运用继电保护系统，快速切断故障点，不影响列车正常运行。

牵引供电直流二次系统还具有安全保护的作用，主要的保护种类可以分为以下四点:第一，对直流框架保护，在直流设备出现泄漏故障时起到保护作用；第二，排流柜，保护钢轨等建筑内部钢筋结构；第三，设置钢轨电位限制装置，保护人身安全；第四，在牵引变电所出口端进行短路保护。

（3）牵引供电直流设备安装特点。

众所周知，当直流系统中的电流流出金属体时，很容易对金属体和建筑钢筋内部结构产生化学腐蚀现象，最终影响列车供电。

为防止该种现象发生，通常在直流供电设备和钢轨间采用绝缘法安装，避免过多电流泄露，降低电化学腐蚀速度。

轨道交通直流框架保护的动作原因详析及预防摘要：分析城市轨道交通直流框架保护动作原因，制定相应的预防措施，以尽可能地降低框架保护动作的风险，包括框架保护误动作可能性。

关键字：城市轨道交通、牵引供电、直流框架保护0 引言在城市轨道交通直流牵引供电系统中，为了防止直流牵引供电设备内部绝缘降低时造成设备危害而设置了直流系统框架泄漏保护，该保护包含反映直流泄漏电流的过电流保护和反映接触电压的过电压保护[ 庞开阳.高劲.直流牵引供电系统框架保护的运行分析及探讨[J].地铁科技，2002(2).]。

本文从实用角度出发，详细分析了直流牵引供电系统框架保护动作的原因及探讨了相关预防措施及处理方法。

1框架保护动作的原因及大致分类（1）接触网断线或短路、接触网有闪络或局部持续放电、以及取流大、负回流系统电阻过高等原因导致的轨电位异常偏高，而轨电位限制装置又不能正常动作，此时电压型框架保护可能动作；（2）鼠害或其他动物引起框架和正极短路，其他原因（如柜顶落物、柜内金属导体松脱、主回路与框架间绝缘下降等）导致的框架与DC1500V正极、负极、整流器柜内AC1080V相线间短路，此时电流型框架保护可能动作；（3）检修人员在进行与牵引整流系统相关的检修作业时，误将负极与框架短路，此时电流型框架保护可能动作；（4）检修人员在进行与牵引整流系统相关的检修作业时，误将开关柜内二次回路的AC220V回路、DC110V回路与框架短路，此时电流型框架保护可能动作；（5）电流型框架保护的采样回路接线（如分流器二次线）松脱，此时电流型框架保护可能动作；（6）框架保护的采样回路元器件或保护模块（如电流变送器、分压器、电压变送器、S7-300保护模块）故障，导致电流型或电压型框架保护误动作；（7）DC1500V开关在切断大电流（如近端短路）时电弧因某种原因溢出灭弧罩，触碰上框架（相当于框架和正极短路），此时电流型框架保护可能动作；（8）其他可能的原因导致的框架保护动作。

・电力/电气化・图1　兖州北编组站供电分段示意的风险。

因此,最好将4、7供电臂相互交换,以便对供电臂进行检修和维护,并能防出现维修人员的伤亡事故。

6　结语铁路枢纽站的电气化技术改造方案比较复杂,所涉及到的部门比较多,如机、工、供、电、辆等部门;设计方案所遵循的规程、规范也较多,而且还要根据铁路枢纽站的具体情况,从设计方案的可靠性、完整性、技术经济性进行反复的比较,才能最终确定最优的实施电气化技术改造的方案。

笔者主要从兖州铁路枢纽站电气化技术改造方案的完整性、技术经济性、供电的可靠性、维修的便宜性等几方面进行了有针对性的阐述,以抛砖引玉。

参考文献:[1]　T B10009—2005,铁路电力牵引供电设计规范[S].[2]　T B10208—98,铁路电力牵引供电施工规范[S].[3]　铁建设函[2005]285号,新建时速200km 客货共线铁路设计暂行规定[S].[4]　中铁电化勘测设计研究院.兖州枢纽电气化的设计文件[Z ].天津:2005.收稿日期:20060512;修回日期:20060703作者简介:赵正波(1965—),男,工程师,1990年毕业于华东交通大学铁道电气化专业。

地铁直流牵引系统框架保护原理及现场应急处置赵正波,高卫忠(南京地铁运营分公司,南京　210012)摘　要:通过对南京地铁1号线直流牵引系统框架保护设置及动作原理的简要阐述,分析直流框架保护中的电流型保护、电压型保护以及钢轨电位限制装置之间的动作配合关系,提出框架保护动作的现场应急处置方法。

关键词:地铁;直流框架保护;应急处置中图分类号:U22418+2 文献标识码:B 文章编号:10042954(2006)090087031　概述南京地铁直流牵引系统采用DC1500V 架空接触网供电方式,南北一号线共设有8个牵引变电所,分别给上下行区间及车辆段提供牵引用电。

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。

地铁直流供电系统框架保护的应用及故障处置措施摘要：地铁通常需要电压为750V或1500V的直流电，在供电过程中容易出现负极柜、整流器柜、直流开关柜等直流设备的电流泄漏故障，通常采取设置直流框架保护的方法，保障直流设备和人员的安全以及地铁的正常运营。

本文分别就设置1套和2套直流框架保护装置实例进行应用分析，简要阐述了框架保护实际应用原理，以及短路、多点接地、元件配合异常等常见故障处置措施，一旦发生保护跳闸故障，相关工作人员要及时做好应急处置，并定期做好设备预防性试验、检查和维护。

关键词：地铁直流供电系统；框架保护；应急故障处置一、地铁直流供电系统框架保护原理直流框架保护按种类可划分为电压型、电流型两大类，其中前者为辅助后备保护措施，后者为主要保护措施，通过检测负极柜、整流器柜、直流开关柜外壳对地的泄漏电流触发保护动作出口。

当直流设备绝缘性能发生变化使泄漏电流超过整定值时，电流型框架保护会自动切断故障断路器，实现跳闸并闭锁自动重合闸，电压型框架保护则是检测直流设备负极和框架间电压，当电压超过整定值时自动启动保护措施。

地铁直流供电系统中当出现接触电压时，会采取钢轨和大地迅速短接的保护动作，使接触器合闸。

二、地铁直流供电系统框架保护的应用1、地铁1、2、3号线框架保护应用实例如图1所示，某地铁1、2、3号线直流供电系统框架保护设置了1套装置，采用对地绝缘安装全部供电设备的方法，安装变电所内的直流开关柜、整流器、负极柜。

如图1虚线范围内所示，在1套装置中将直流供电系统框架进行各设备间的统一电气连接。

电流元件两端分别连接于绝缘设备外壳、单点变电所接地网，电压元件两端分别连接于绝缘设备外壳、直流供电系统负极，可直接测量设备外壳与直流供电系统负极间的电压数值。

系统发生故障引起框架保护动作时，交流中压断路器112和113自动跳闸并实现闭锁保护，故障变电所正极201和202直流进线断路器、211～214直流馈线断路器将统一跳闸并实现闭锁保护，相邻牵引变电所对应直流馈线断路器被联跳并闭锁保护。

城市轨道交通直流牵引供电系统框架泄漏保护分析及改善摘要：在城市轨道交通供电系统中，直流设备框架泄漏保护是直流牵引系统中一个非常重要的保护装置。

直流设备框架泄漏保护对于直流牵引设备及操作人员的保护方面，有着非常重要的意义。

本文通过分析框架泄漏保护原理，对国内部分地铁公司直流设备框架泄漏保护的设计及运营中发现的问题进行分析并提出改善措施。

关键词：城市轨道交通；框架泄漏保护；改善措施城市轨道交通牵引供电系统多采用直流接触网（或接触轨）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,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。

这样的设计虽然降低了杂散电流对地铁及周边设备的危害，但对于维护人员及直流牵引设备本身却构成了一些威胁。

当直流设备内部绝缘降低时可能会造成设备外壳带电并危及人员及设备安全。

基于以上原因，在城市轨道交通直流牵引供电系统中必须设置框架泄漏保护。

一、框架泄漏保护原理框架泄漏保护装置主要由电流元件和电压元件组成，见图1所示。

图1框架泄漏保护原理图1、电流元件框架泄漏保护装置内设有一个电流元件,电流元件主要包括一个0.15mΩ的分流器和电流检测元件。

电流元件一端接设备外壳,另一端接地,主要检测设备外壳对地的泄漏电流。

在正常运行情况下,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放电时,接地电流通过电流元件流入地网,再通过钢轨与地之间的泄漏电阻(或排流柜)回到钢轨(负极)。

当接地电流达到整定值时,框架泄漏保护的电流元件动作,联跳相应断路器。

故障排除后,须人工复归框架泄漏保护,断路器才能重新投入。

2、电压元件框架泄漏保护装置内设有一个电压元件,电压元件一端接于负极,另一端接设备外壳,在测量电压时0.15mΩ的小电阻可忽略不计,可认为设备外壳直接接地,电压元件检测到的电压等价于钢轨和地之间的电压。

地铁直流开关柜框架保护动作异常情况分析及处理作者：周鑫来源：《科学与财富》2018年第34期摘要：地铁直流牵引供电系统中电流型框架动作后会闭锁本所断路器，与本所相邻的牵引所的直流馈线开关也会跳闸，并闭锁邻所开关的重合闸。

因而对于地铁管理人员来说，地铁直流开关柜框架保护动作异常情况的预防与处理工作一直是管理工作的重点问题，有效预防，及时处理，保证地铁供电正常是其管理工作的目的。

本文主要是对地铁直流开关柜框架保护动作异常情况及处理进行分析。

关键词：地铁直流开关柜；保护动作；异常情况；分析；处理地铁直流开关柜框架保护动作是对地铁直流牵引供电系统的保护，保证地铁直流牵引系统供电稳定、安全的运行。

因而地铁直流开关柜保护动作的正常运行，对地铁直流供电系统保持长期稳定的供电有重要的作用。

但是，目前地铁直流开关柜框架保护动作经常会出现异常情况，严重影响了地铁供电系统运行的稳定性，阻碍了地铁交通的正常运输。

因而有必要对地铁直流开关柜框架保护动作异常情况进行分析，及时进行处理。

一、地铁直流开关柜框架保护动作的原理地铁直流开关柜是地铁直流框架保护系统当中的重要设备，主要是通过对地铁供电系统接地供电运行的电流、电压状况进行监测、追踪。

地铁直流开关柜框架保护主要有两种形式，一种是电压型框架保护，另一种是电流型框架保护。

分别来说电压型框架保护的原理，在地铁运行的过程当中，如果出现安全故障电压型框架保护会及时接收到故障数据，然后发出跳闸指令，对地铁运行的相关设备进行保护。

而电流型框架保护，是直流开关柜的保护设备，当地铁直流供电系统出现电流泄漏时，就会将电流分化的保护动作，避免电流泄露伤及到周围人员的安全。

如果在供电的过程中出现漏电或者电压电流值不在标准范围之内等现象将会采取相应的保护措施进行有效的处理，从而保证地铁供电系统的安全稳定运行，避免出现安全事故造成人员伤亡，同时能够保证地铁车辆供电尽快恢复正常状态，有效提高供电系统故障排除质量与效率，保证地铁稳定行驶。

地铁直流系统框架保护动作问题分析及应急措施探讨摘要地铁直流牵引供电系统设置有多种保护来保障地铁供电系统的安全运行，直流系统框架保护是其中尤为重要的一种。

框架保护可以避免因直流系统内部绝缘能力降低等因素造成触电事故，框架保护动作造成的影响较大，恢复时间较长。

本文对框架保护动作的原理及后续的应急措施进行了分析阐述。

关键词直流系统；框架保护；应急措施前言在地铁牵引供电系统中，正线的正常运行方式为双边供电，即任何一个供电区间同时从两侧牵引变电所取得两路电源。

接触线（接触轨）为正极，钢轨为负极，直流系统设备的框架（设备外壳）是对地绝缘安装的，接地方式为直流设备与接地母排连接后集中单点接地。

为了防止直流设备内部发生泄露或绝缘损坏闪络对人体或设备造成危害时，直流系统设置了框架泄漏保护来切断直流开关。

1 框架泄露保护分类框架泄漏保护包含电流型框架保护和电压型框架保护。

电压型框架保护作为电流型框架保护的后备保护。

1.1 电流型框架保护电流型框架保护在框架泄露保护装置内设定有一个电流元件，电流元件主要包括分流器和电流检测元件，一端接设备外壳，另一端接地。

主要监测设备外壳对地的泄漏电流，正常运行情况下，电流检测回路没有电流流过。

当有设备对设备外壳放电，并达到整定值后，电流元件动作，联跳相应断路器，切断故障回路，迅速切除并可靠地隔离故障。

电流型框架保护通常分为整流器柜框架保护和直流开关柜框架保护。

1.2 电压型框架保护电压型框架保护装置内设定一个电压元件，电压元件一端接于负极，另一端接设备外壳，电压元件等价于检测的是钢轨对地之间的电压。

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联跳相应断路器，切断故障回路。

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 框架泄露保护动作影响2.1 电流型框架保护影响以天津地铁为例，当发生电流型框架保护动作时，故障变电所全部直流馈线开关、全部整流机组35kV开关跳闸；同时发出持续信号给所有直流馈线开关的联跳继电器，联跳相邻变电所与故障变电所故障直流馈线开关处于同一供电区域的直流馈线开关。

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。