城市轨道交通直流牵引系统框架保护及绝缘安装分析

曹杨扬

摘要：直流牵引系统框架保护在城市轨道交通供电系统中有着非常重要的作用，它能够保证供电设备正常运行，从而在根本上保护工作人员的人身安全，但由于保护的影响范围较大，所以经常出现各种故障，这就需要人员有必要加强直流牵引系统框架保护以及绝缘安装的分析。基于此，本文主要分析城市轨道交通直流牵引系统框架保护的重要性以及原理，并提出几点直流系统牵引框架绝缘安装的方法，以供参考。

关键词：城市轨道交通;直流牵引系统;框架保护;绝缘安装

城市轨道交通直流牵引系统框架保护装置通常设计在牵引所的负极柜中，主要作用是当直流供电设备出现绝缘损坏、电流泄露等问题时，能够自动解决故障，确保供电设备与工作人员的生命安全受到保护。城市轨道交通直流牵引系统框架保护分为两种类型，一种是电压型框架保护，另一种是电流型框架保护。

一、城市轨道佳通直流牵引系统框架保护及绝缘安装的重要性

框架保护是城市轨道佳通直流牵引系统中一种特殊的保护方式，通常将正极放在接触轨，而负极放在走行轨。电流不仅能够从走行轨返回，同样也可以从大地返回，但是这样却有着较为杂散的电流，所以直流牵引供电系统的设计为不接地系统。但由于设备外壳是不可避免要接地的，若是正极接地，通过设备外壳导致正极与负极之间的短路电流突然增大，而此时车身外壳与钢轨之间的相连是负极的，就会导致旅客在下车时有着较大的生命安全风险[1]。通过安装直流牵引系统框架保护，能够时刻监测对地绝缘的直流牵引系统正极与接地柜体之间的绝缘状况，若是在断路的状况下，就会发挥作用使直流断路器跳闸。直流牵引系统的正极和负极接地并不会造成人员危害，但是正负极在接地后会对设备造成较大影响，可能导致直流用电设备无法正常进行工作，因此进行绝缘安装很有必要。

二、城市轨道交通直流牵引系统框架保护的工作原理

城市轨道交通直流牵引系统包括DC1500V开关柜、负极柜和整流器柜，其中所有设备的外壳均是通过対地绝缘安装的方式，确保外壳不会直接接触地面，而是通过各个电缆连接在一起，然后连接至负极柜，最终经过分流器接到公共地网。若是直流牵引系统发生绝缘损坏时，带电设备就会泄漏电流传输至框架保护装置中，同时在分流器的两端形成一股电压，电压信号通过隔离放大器传至保护模块PLC中，从而测量框架对地的泄漏电流，这就是电流型框架保护[2]。而电压型框架保护可以算是一种后备保护，由于地铁轨道是采用绝缘安装的，所以轨道对于地面的绝缘电阻也会因为绝缘材料的性能变化而发生改变。由此可以看出，框架泄漏电流的回路电阻是无法确定的，若是回路电阻过大，就会导致设备框架保护受到绝缘破坏，但由于泄漏电流的检测值无法达到整定值的要求，电流型框架保护就会出现不动作的情况，而电压型框架保护能够完美的弥补这一缺陷。直流牵引系统框架保护装置在运行过程中，通过判断检测到的故障电流和电压，能够实现自动跳闸，从而切除故障。通常来讲，直流牵引系统直流开关柜、负极柜和整流器的绝缘安装，是通过电缆连接将直流牵引系统的外壳保护接地连接成整体，通过负极柜的电流元件与牵引直流系统接地网单点相连

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三、直流牵引系统框架保护可靠性提高

城市轨道交通长时间运营后，就会导致直流牵引系统框架保护出现误动作的现象，现阶段框架保护是通过低阻框架保护装置，若是直流牵引系统设备出现正极对壳体的泄漏，就会导致短流电路从壳体、接地和轨道泄

漏电阻，虽然最开始不会泄露过大的短路电流，但若是长时间不进行处理，就会扩大事故，短流电路就会由最初的几十安培扩大至几万安培，因此安装框架保护装置可以及时在泄漏短路电流时进行故障清除工作[4]。这种框架保护装置有着极强的灵敏性，当装置出现受潮现象或粉尘侵入，就会切断所有直流断路器形成跳闸，防止系统受到损坏。

四、城市轨道交通直流牵引系统框架保护绝缘安装

城市轨道交通直流牵引系统采用的是直流电源，所以当前因电源正负极没有采取相应绝缘措施时，与大地接触就会导致电流流入埋地金属，再由埋地金属体流入到大地，而流出电流的部位为阳极，所以会出现较为严重的腐蚀现象。由于轨道结构的特殊性，所以要防止杂散电流侵蚀轨道金属结构，这也能够避免正极与大地之间出现电位差而造成的安全隐患，城市轨道交通直流牵引系统正负极的配电柜要采用对地绝缘安装。在完成设备基础槽钢找平焊接工作时，要及时进行相应的打磨处理和防腐蚀处理，在焊点和基础支撑部位抹上一层防锈漆，然后在进行富锌漆的涂抹。若是地下站设备间的湿度较强，则需要在以上环节完成后涂抹一层封闭漆。由于直流牵引系统框架保护装置表面漆层平整度的差异较大，这就需要进行二次处理，通过平整度仪器检测实际情况，若是检测合格后，则要及时清理表面的漆屑和灰尘，利用酒精与脱脂棉清洗基础部位[5]。随后，将绝缘板底部的保护膜拆除，并清洁绝缘板，等到绝缘板的表面彻底干燥后，用酒精和脱脂棉进行二次清洗。在安装完柜体后，还要重点清洗配电柜内部的金属废料、铁屑等，并用绝缘电阻表测试柜体的绝缘性能，确保最小绝缘阻值能够高于2MΩ。

结束語：

总而言之，城市轨道交通直流牵引系统框架保护和绝缘安装是确保不会出现短路和接地故障的有效手段，能够保障设备与人员的安全。在安装现场一定要将加强除湿和通风力度，并进行相应的测试措施，确保绝缘电阻能够达到相应的验收标准。

参考文献：

[1]何亮，吴浩，李思文，张扬鑫，崔洪敏，刘炜.基于EMD（经验模态分解）奇异值熵的城市轨道交通直流牵引供电系统短路故障辨识[J].城市轨道交通研究，2021，24（09）：88-93.

[2]陈旭.城市轨道交通DC1500V直流牵引供电系统故障处理[J].电子技术与软件工程，2021（14）：227-228.

[3]王雄，陈洁莲，吴雪峰，尹维恒.城市轨道交通牵引供电系统双向变流器直流侧短路保护方案[J].控制与信息技术，2021（03）：26-32.

[4]郭志.基于PSCAD仿真软件的城市轨道交通交直流混合供电系统仿真建模[J].城市轨道交通研究，2021，24（S1）：12-15+20.

[5]王耀国.上海轨道交通直流牵引供电系统框架保护应用分析[J].城市轨道交通研究，2021，24（S1）：169-17