地铁直流牵引供电系统框架保护应急处理及其故障分析

随着城市的扩容发展，将地铁作为民众出行的公共交通方式已成为一种主流的发展模式和趋势，实践证明其优势是显著的。

地铁供电系统采取直流牵引供电方式，利用接触网-受电弓为机车提供取流，并利用钢轨作为机车负荷电流回流路径，这种供电制式具有很多优越性，但同时也存在一定的运营风险，需要设置一系列安全保护防范措施。

1 直流框架保护的原理与功能1.1 保护原理牵引变电所是地铁中至关重要的系统，与地铁运营安全息息相关，为保障变电所供电运维人员安全及设备安全，直流一次设备柜外壳设置框架保护，具体分为框架电流保护和框架电压保护。

框架电流保护和框架电压保护通过不同的工作原理，共同完成直流框架保护任务，其保护原理见图1。

如图1所示，直流一次设备柜所有外壳框架连为一体，采取对地绝缘安装[1]，框架通过串联的T20分流器与大地相连。

当发生异常时，一次设备带电部分与设作者简介：刘建华（1985—），男，工程师。

E-mail ：121497623@地铁牵引变电所直流框架电压保护频繁报警分析与对策刘建华（深圳市地铁集团有限公司，广东 深圳 510840）摘 要：地铁牵引变电所采用直流牵引供电制式，为保障供电运维人员安全，直流高压一次设备柜外壳设置框架保护。

某地铁牵引变电所在运行过程中，直流框架电压保护频繁报警，给设备和人身安全带来极大威胁，严重影响一次系统设备供电安全和稳定。

通过对直流牵引供电系统进行详细分析，以及现场的定量测试，找出直流框架电压保护频繁报警的原因，并针对现场工况，提出处理对策，使该问题得到有效解决，进一步保障牵引变电所供电运行稳定及人身安全。

关键词：地铁；牵引变电所；框架电压保护；频繁误报警中图分类号：U231 文献标识码：A 文章编号：1672-061X（2019）06-0101-04DOI：10.19550/j.issn.1672-061x.2019.06.101图1 直流框架保护原理直流一次设备柜UUI I12RE/L- 钢轨框架电压保护装置U02电压变送器T20分流器U20电压变送器框架电流保护装置一点接地备柜外壳碰壳短路，设备柜外壳带电，大电流则经T20分流器流入大地，大地与钢轨之间存在过渡电阻，此大电流从大地通过过渡电阻流入钢轨，经钢轨和回流电缆最终回流到负极柜，形成直流框架电流一个完整的回流通路。

Dianqi Gongcheng yu Zidonghua♦电气工程与自动化浅析地铁直流牵引供电系统框架保护原理及保护设置方案叶茏(广州地铁集团有限公司运营事业总部，广东广州510380)摘要:直流框架保护在地铁牵引供电系统中起着非常重要和特殊的作用，它对供电设备和人身安全的保护是不可或缺的，但又 由于保护影响范围巨大且故障原因多样对故障处理提出了很高的要求。

现从框架保护的工作原理入手，分析了框架保护动作的原因，并讨论了框架保护设置方式及其应急处理措施。

关键词:框架保护;轨电位;保护误动;直流牵引供电系统;保护设置方案1框架保护的工作原理地铁直流牵引供电系统的框架保护装置设在牵引所的负 极柜内，用于在直流供电设备发生绝缘损坏或对设备框架发 生闪络、产生泄漏电流时，能够及时切除故障，保护供电设备 和人员人身的安全。

框架保护有两种类型，分别是电压型框架 保护和电流型框架保护，电压型保护是电流型保护的后备保 护。

保护原理如图1所示。

(钢轨)之间的电压信号转换成低电压信号后输入PLC,以检测 框架对钢轨电压（因框架经分流器接地，亦即测量钢轨对地 电压)。

当PLC检测到电压达到或超过整定值时，启动一段延时，如果在延时时间内，电压一直大于整定值，则电压型框架保护 动作，跳开相应开关。

2电流、电压型框架保护与钢轨电位限制装置的匹配图1框架保护原理接线示意图直流牵引供电系统设备(包括DC 1 500 V开关柜、负极柜、整流器柜)的外壳采用对地绝缘安装方式，其外壳不是直接接 地，而是通过电缆连在一起，然后连接至负极柜，经过一个 1 000 A/150 mV的分流器(R101)再接到公共地网，泄漏电流 从地网经隧道壁、道床再流至钢轨(负极)。

当直流设备绝缘损 坏，带电设备对框架产生泄漏电流时，会在分流器(R101)两端 产生一个电压，再通过隔离放大器将两端的电压信号输入至在框架保护系统中有一个非常重要的部分——钢轨电位限制装置，它一端接钢轨,另一端接地网，与电压型框架保护类似，检测的是钢轨对地的电压，当钢轨电位达到保护整定值时，钢轨电位限制装置会迅速动作，将钢轨与接地网短接，降低钢轨电位。

论述城市轨道交通DC1500V直流牵引供电系统故障处理发布时间：2022-01-20T07:13:27.771Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第17期作者：陈伟权[导读] 随着现代化城市的飞速发展，城市建设规模也在不断扩大，许多城市纷纷进入发展城市轨道交通的行列。

直流牵引带供电系统的可靠运行对各城市的城轨安全至关重要。

对直流牵引带供电系统、维护控制系统存在的问题进行分析，对相关情况进行分析，具有非常重要的意义。

深圳地铁运营集团有限公司广东深圳 518000摘要：随着现代化城市的飞速发展，城市建设规模也在不断扩大，许多城市纷纷进入发展城市轨道交通的行列。

直流牵引带供电系统的可靠运行对各城市的城轨安全至关重要。

对直流牵引带供电系统、维护控制系统存在的问题进行分析，对相关情况进行分析，具有非常重要的意义。

关键词：城市轨道交通；直流牵引供电系统；故障处理1、直流牵引供电系统故障1.1直流侧短路故障分析采用DC1500V接触轨输电的城轨牵引带供电系统，金属短路故障与非金属短路故障是两种不同方式的直流短路故障金属短路故障主要是指金属材料与钢轨相接触，或由于整体绝缘橡胶支座（接触钢轨与地面之间的绝缘层，橡胶支座底部装有接地装置扁平铜线，供电系统的所有防雷带相互连接）。

例如，在对供电设备进行维修工作时，维修人员碰巧将金属材料专用工具存放在接触导轨与导轨之间而忘记拿走。

当开关接通时，会立即发生接触轨到轨的短路故障。

非金属短路故障主要是线路在非金属条件下的短路故障，例如，雨雪等吞没或覆盖轨道或接触到轨道。

此时，雨雪被用作电导体。

另外，在供电系统运行初期，通过绝缘层的橡胶支座将触轨整体固定在道床侧面，将扁铜和接地之间的绝缘层设备设置良好。

但由于运行时间的变化，橡胶支座的绝缘层会变脆或支撑点被污染，由此产生的漏电流会根据橡胶支座的绝缘层和接地装置流入接地装置。

然后通过变电站的防雷带流入变电站，这种由绝缘层漏电引起的开路故障，这也是一种非金属短路故障，在轨道接触的供电系统中，电气隔离短路故障也是容易引起非金属短路故障的一种方式。

试论地铁直流牵引系统的框架保护运维摘要：在地铁牵引供电系统运行时，为了防止直流供电设备内部绝缘降低造成人员触电事故，在每个牵引降压变电所内单独安装了一套直流系统框架漏电保护装置。

在发生漏电或绝缘损坏时，框架保护动作切断直流开关，从而将故障点隔离开来，避免对其他电力设备或地铁上的人员造成二次伤害。

因此，需要定期对地铁直流牵引系统的框架保护进行检修和维护，以确保能够正常发挥作用，保证地铁直流牵引系统的运行安全。

关键词：地铁直流牵引系统；工作原理；运行维护；框架保护引言：对于多数投入运营时间较长的地铁来说，由于线路老化或电气元件磨损，容易出现绝缘性能下降或保护元件误动作。

一旦框架保护出现误动作，或是不能正常发生作用，轻则造成地铁直流供电系统的电力中断，影响地铁正常运行，严重情况下还会造成触电事故。

文章首先对地铁直流牵引系统的框架保护原理进行了概述，随后列举了几种常见的故障问题，并就如何做好框架保护运行维护提出了几点建议。

一、地铁直流牵引系统框架保护原理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。

变电所内直流牵引系统设备的外壳不直接接地，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。

当框架对地有泄漏时，电流经过分流器流向大地，这个电流产生一个电压，通过电流变换器转换成电压信号输入到保护装置内进行判断，如达到保护装置的整定值则保护输出动作使断路器跳闸，从而保证人身与设备的安全。

二、地铁直流牵引系统框架保护故障1、框架对地绝缘不良地铁站设备室虽然安装了避雷装置，但是当雷电击中设备室或自然接地体时，由于产生瞬时高额电流和较强的静电感应，仍然有可能对设备室内的部分电气设备产生干扰影响。

其中比较明显的就是框架电位异常升高，由此也造成了框架电位高于电流继电器的电位，形成较大的电压差。

当电压差超过框架保护电位后，框架保护动作，自动切断电路。

地铁牵引混合变电所故障应急处理摘要：地铁供电系统是为城市轨道交通运营提供所需电能的系统，它不仅为城市轨道交通运行的电动列车提供牵引用电，而且为地铁通信、信号、照明、通风、空调、防灾报警、自动扶梯、给排水等系统提供电能。

在城市轨道交通的运营中，供电系统一旦中断不仅会造成城市轨道交通运输的瘫痪，而且还会危及乘客生命安全和造成财产的损失。

因此，高度安全、可靠而又经济合理的电力供给是城市轨道交通正常运营的重要保证和前提。

关键词：地铁；牵引混合变电所；故障应急处理牵引供电系统（如图1）主要由牵引降压混合变电所和接触网组成。

牵引降压混合变电所从主变电所获得电能，一部分经过降压和整流变成电动列车牵引所需要的直流电；另外一部分经降压后为车站动力照明系统提供380V/220V电源。

地铁牵引混合变电所故障应急处理故障主要有以下几大分类：1）、框架保护动作应急处理预案2）、直流 1500V 开关故障跳闸应急处理3）、整流机组故障应急处理；4）、35kV 进出线开关故障跳闸应急处理预案5）、35kV 馈线开关故障跳闸应急处理6）、交直流屏系统故障应急处理图11. 框架保护动作应急处理预案1.1框架保护分类（1）负极柜电流型框架保护（2）负极柜电压型框架保护（3）整流器边柜框架保护（包括：1#整流器边柜（左边柜）框架保护、2#整流器边柜（右边柜）框架保护）1.2框架保护动作的故障现象：（1）负极柜电流型框架保护动作：故障所的直流1500V进线断路器（直流进线隔离开关除外）和直流馈线断路器全部跳闸，两台整流变35kV侧交流断路器跳闸，联跳相邻两牵引变电所对应的馈线直流断路器跳闸，以上所跳闸的直流馈线断路器都不启动重合闸，接触网上下行对应的供电分区停电。

电调工作站收到故障所“负极柜电流型框架保护动作信号”、“双边联跳信号发出” 和相邻两牵引变电所“双边联跳信号接收”。

（2）负极柜电压型框架保护动作：（a）现象一：负极柜电压型框架保护动作时，故障所的直流进线断路器（直流进线隔离开关除外）和直流馈线断路器全部跳闸，两台整流变35kV侧交流断路器跳闸，不发联跳信号至相邻两牵引变电所对应的的馈线直流断路器。

城市轨道交通直流牵引系统框架保护及绝缘安装分析本文档格式为WORD,感谢你的阅读。

摘要：本文分析地铁直流框架保护的重要性及原理，简述地铁直流框架绝缘安装的方法。

关键词：城市轨道交通框架保护绝缘安装TM866 A 1672-3791（2014）08（b）-0049-011 直流牵引系统为什么要设置框架保护和绝缘安装框架保护是直流供电系统中特有的保护类型，接触轨为正极，走行轨为负极。

电流除了从走行轨返回，还可以从大地返回，这样的杂散电流很大，所以，直流供电系统设计为不接地系统。

但是设备外壳是接地的，如果发生正极接地，正极通过设备外壳对负极间的短路电流突然增大，钢轨与车身外壳是相连为负极的，旅客上下车将有严重的生命危险。

框架保护实时检测对地绝缘的直流供电设备正极与接地的柜体之间的绝缘状况，在断路情况下，作用于直流断路器跳闸。

直流牵引系统正或负一极接地没有什么危害，但是两级都接地后对直流设备影响很大，可能烧坏直流用电设备或使直流用电设备不能正常工作，因此必须进行绝缘安装。

2 直流牵引系统框架保护原理2.1 框架保护分为电压框架保护和电流框架保护两种（1）电压框架保护采集信号的对象是负极与设备外壳（地）之间的电位差，在车站装设有轨电位限位装置（短路器），如果负极对地电压升高，即走行轨对地的电压升高，轨电位限位装置直接将钢轨接地，以保证人生安全，但是，如果电压达到整定的值，轨电位限位装置还没有将刚轨接地，电压框架保护动作，所以，电压型的框架保护相当于轨电位限位装置的后备保护。

（2）电流框架保护采集信号的对象是设备的外壳对地的泄露电流，包括整流器柜，负极柜和直流开关柜。

其主要目的是保护人生的安全。

（3）运行过程中，通过判断检测到的故障电流和电压，实现保护跳闸切除故障。

一般来说，牵引变电所的直流开关柜、负极柜与整流器柜绝缘安装；并采用连接电缆将直流设备的外壳保护接地连接成一个整体，通过负极柜的电流元件与牵引变电所接地网单点相连。

石家庄地铁直流牵引供电系统继电保护石家庄地铁是河北省首条城市轨道交通线路，经过多年的规划和建设，目前已经有多条线路贯通城市各个区域。

地铁运营过程中，保障列车安全运行是至关重要的，而直流牵引供电系统继电保护作为地铁系统中的关键部分，对于确保牵引系统的正常运行和保护列车及乘客安全起着非常重要的作用。

地铁直流牵引供电系统继电保护是指在地铁列车运行过程中，保护列车牵引系统不受外部干扰、保护牵引系统运行的安全可靠性和可靠性。

本文将对石家庄地铁直流牵引供电系统继电保护进行详细分析和介绍。

一、石家庄地铁直流牵引供电系统概述石家庄地铁采用的是直流牵引供电系统，直流电源由变电所提供，通过供电网向轨道供电。

在列车运行时，通过架空线和接触网对列车进行牵引。

直流牵引供电系统主要由供电网、牵引变压器、牵引逆变器、牵引电动机等组成。

牵引变压器负责改变供电网的电压，将其适配给列车牵引系统使用；牵引逆变器则负责将直流电源转换为交流电源，供给电动机使用；牵引电动机则是利用逆变器提供的电能将列车进行牵引。

二、石家庄地铁直流牵引供电系统继电保护的作用石家庄地铁的直流牵引供电系统继电保护主要负责以下几个方面的功能：1. 对电动机的过流、短路等故障进行监测和判断，并采取措施进行保护；2. 对电源线路中可能出现的过压、欠压、短路等故障进行监测和判断，以保障供电系统的安全运行；3. 对于牵引逆变器、牵引变压器等关键设备进行监测和保护，确保这些设备的安全运行；4. 对于供电系统的中继设备、信号设备等进行监测和保护，保障这些设备的正常工作，以确保列车的正常运行。

三、石家庄地铁直流牵引供电系统继电保护的实现方式石家庄地铁直流牵引供电系统继电保护主要通过智能继电保护装置来实现。

这些装置通常包括保护继电器、故障录波器、控制装置等一系列设备。

保护继电器是直流牵引供电系统继电保护中的核心装置，它主要负责对电网和牵引系统各个部分进行监测和保护。

在发生故障时，保护继电器可以及时切断故障电路，防止故障扩大，保障列车的安全运行。

地铁供电系统及常见故障分析摘要：随着我国城市化水平的不断完善，城市交通成为城市化进程中的一个重要问题。

城市轨道交通具有大运量、高速、安全、准时、环保、节约能源和土地等特点。

世界各国普遍认识到：优先发展以轨道交通为主干的城市交通系统是解决城市的交通问题的根本出路。

牵引供电系统是城市轨道交通的最重要子系统之一，牵引供电系统是城市轨道交通的动力来源，只有牵引供电系统的正常运行才能保证城市轨道交通的正常运营，因此牵引供电系统对城市轨道交通来说显得尤为重要。

牵引供电系统是城市轨道交通系统中最为重要的基础能源设施，其功能是为轨道交通系统中的电力车辆供电，确保轨道交通列车车辆的正常运行。

通过对供电方案的比较，地铁供电系统采用大双边供电方式，系统包含电业局地区变电所与轨道交通主变电所之间的输电线路、轨道交通供电系统内部牵引降压输配电网络、直流牵引供电网和车站低压配电网；牵引供电系统由主变电所、高压/中压供电网络、牵引供电系统、电力监控系统、接触网系统、杂散电流防护和接地系统、供电车间等组成。

本篇论文是介绍了地铁牵引供电系统的结构成以及供电方式，论述了牵引供电系统各组成部分的运行方式，详细分析了几种典型故障的产生原因及处理方案。

关键词：地铁；牵引供电系统；牵引网供电方式；运行方式；故障分析近年来我国许多大城市城市都在着力发展城市轨道交通，如北京、西安、成都、杭州、深圳等，其中地铁成为城市轨道交通的重点发展方向，这主要在于地铁有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点。

这也是世界各国普遍的认识：解决城市的交通问题的根本出路在于优先发展以轨道交通为主干的城市交通系统，如地铁、轻轨等。

在地铁建设和运营过程中动力来源是一个非常重要的问题，牵引供电系统是地铁的动力来源，只有牵引供电系统的正常运行才能保证城市轨道交通的正常运营，因此牵引供电系统对地铁的正常运营来说显得尤为重要。

一、地铁牵引供电系统简介：地铁供电系统主要包括主变电所、牵引供电系统、牵引网系统、变配电系统、电力监控系统（SCADA）和杂散电流保护系统。

城市轨道交通牵引供电直流系统的运行和常见故障分析摘要：新时期发展背景下，城市经济明显的好转，城市轨道交通事业也有了进一步的发展，新型轨道交通工具得到了广泛的应用，为城市居民的出行提供了便利。

但是，纵观我国城市轨道交通事业的发展现状，由于在牵引供电直流系统方面的研究和开发起步较晚，这就导致城市轨道交通牵引供电直流系统的运行存在着一定的故障，影响城市轨道交通的正常运营。

对此，文章之中分析了城市轨道交通牵引供电直流系统的运行和常见故障，提出几点解决措施。

关键词：城市轨道交通；牵引供电；直流系统；运行故障目前，城市化建设水平的提升，推动了城市交通事业的发展，轨道交通的建设已经成为衡量城市化建设水平的重要指标之一。

轨道交通工具有着准时、环保、节能等诸多优势，成为了城市缓解交通压力的重要措施。

但是，城市轨道交通工具使用的时候存在着一定的问题，主要是因为牵引供电系统所引起的，维持牵引供电系统的正常运行，方可维持城市轨道交通的正常运营。

所以，当前必须研究城市轨道交通牵引供电直流系统的运行与常见故障，探索解决措施，才能够推进城市轨道交通事业的发展。

一、城市轨道交通牵引供电直流系统的运行和常见故障分析（一）交直流系统参数不稳定引发的运行故障就城市轨道交通来看，在其直流牵引系统之中，主要涉及到的就是直流的变换过程，这个过程中，交直流系统参数的变化，会对直流牵引网故障稳态过程带来很大的影响。

在直流的变换过程中，如果直流系统运行参数缺少稳定性，既会对直流牵引网的安全运行带来不利的影响，还会在一定程度上增加运行故障的发生几率，降低系统的运行效率。

另外，交直流系统参数不稳定的话，还会在一定程度上增加直流牵引系统当中的交流电阻和电感之比，此时短路电流的幅值会提升，必然会对轨道交通直流牵引系统的安全运行带来消极的影响。

（二）轨道暂态电气参数引发的故障就城市轨道交通牵引供电直流系统用来看，一旦直流参数发生变化，必然会对比系统自身的故障暂态过程产生消极的影响。