框架故障保護與軌電位限制裝置保護的配合
【摘要】對框架故障保護和軌電位限制裝置保護動作原理、結構進行了剖析，提出了二者之間的配合方案。
【關鍵詞】框架 保護 軌電位 配合 動作
在城市軌道交通的直流設備和電力監控系統技術方案確定過程中，經常會遇到框架故障保護系統和軌電位限制裝置保護之間的配合問題。本文擬對框架故障保護和軌電位限制裝置的保護原理及二者之間的配合方案探討如下：
每座牽引變電所在負極柜內設一套低阻抗框架泄漏保護裝置，用于防止直流設備內部絕緣損壞閃絡時造成人身危險。其原理示意圖見圖1。由圖可知，框架故障保護主要由一個測量泄露電流的元件和一個電壓監視元件組成。
用于漏電流監測的分流器—端接地，通過隔離放大器測量漏電流在其兩端產生的電壓；電壓監視通過隔離放大器測量回流鋼軌與保護地之間的電位差，可設定報警和觸發跳閘參數
在漏電流監測中，采用絕緣方式安裝的直流開關設備通過一分流器后接保護地，分流器允許通過的短路電流值按可達100kA考慮。觸發跳閘保護的門限值應可調。
在電位差監視中，觸發斷路器跳閘所遵循的允許接觸電壓特性曲線符合相關規定；框架故障保護系統的響應比電壓繼電器陜得多，響應時間與被監視電壓的幅度大小無關。
如果另外還有一單獨的鋼軌電位限制裝置將運行軌與保護地短接，則電位差監視選件跳閘信號將延時產生，以使能在二者之間進行選擇。
一般要求所有的直流設備(包括整流器和迷流收集裝置)機柜安裝與地絕緣，通過一個分流器接地，通過采集該分流器的電流值作為框架故障保護的啟動條件。
鋼軌電位限制裝置主要用于保護乘客和運營管理人員的安全，使他們免受存在于車體(運行軌道)和建筑物(車站、車場和梁體)之間的高接觸電壓的傷害。當發生超出安全許可的接觸電壓時，鋼軌電位限制裝置就將鋼軌與大地短接，從而保證人員和設施的安全。
鋼軌電位限制裝置主要由多級電壓測量元件和短路復合開關組成，其保護原理示意圖見圖2。短路復合開關電路由直流接觸器和晶閘管并聯組成。
正常情況下，直流接觸的觸頭是開斷的，晶閘管元件也處于不導通狀態。鋼軌與大地之間的電壓宜由三級獨立的電壓測量元件(分別用u>、u>>，和u>>>，符號代表)來檢測、顯示和判斷。
在裝置檢測到的電壓小于電壓測量元件的整定跳閘值，鋼軌電位限制裝置的短路復合開關將保持開斷狀態。當檢測到的接觸電壓大于或等于電壓測量元件u>的閥值，則經過一段可調整的延時后，該裝置短路復合開關的閉合即將鋼軌與大地進行有效短接。如果檢測到的接觸電壓大于或等于電壓測量元件u>>的閥值，則該裝置短路復合開關將無延時合閘。一旦檢測到的接觸電壓大于或等于電壓測量元件u>>的閥值，則復合開關將通過晶閘管元件加速合閘，直流接觸器也將無延時合閘。
當鋼軌電位限制裝置達到預先設定的連續短路次數后，該裝置進入閉鎖狀態(恒定合閘狀態)。
框架故障保護的整定值及其與鋼軌電位限制裝置的配合關系如下：
如果車站已安裝了鋼軌電位限制裝置，則建議框架故障保護不再采用電壓監視元件，因為設電壓監視元件目的是用于保護人身并非考慮設備安全，而鋼軌電位限制裝置已經滿足了保護人身安全的要求。如果在直流開關柜框架故障保護中再安裝電壓監視元件，只會增加中壓斷路器直流開關設備的跳閘次數，進而影響直流牽引網的正常運行。一般情況下，只有當全線沒有安裝鋼軌電位裝置時，才在開關柜的框架保護中增加電壓監視元件。
如果在框架故障保護中加電壓監視元件，并且作為跳閘，則與鋼軌電位限制裝置之間有一個參數的配合問題。通過對二者用的電壓監測元件的設定值不同(如框架故障保護：DC 110v左占；軌道電位限制裝置：DC 90v左占)，當軌電位達到各自設定值后的動作延時后(框架故障保護動作延時整定約為“；軌道電位限制裝置延時整定約為0．15s)，由于上述二者整定值的差異，從而保證了軌道電位限制裝置優先動作，只有在大的故障情況下，電位差不能消除時才延時啟動框架泄露保護單元，從而使本站的所有直流開關和對整流器供電的中壓斷路器跳閘閉鎖，并聯跳兩邊相鄰變電站雙邊供電的相關饋線快速開關。
考慮到框架保護元件的安裝地點和測量點不同于鋼軌電位裝置，建議將框架保護的電壓元件的動作時間比鋼軌電位裝置的動作時間至少延時500ms，保證有選擇性操作，盡量減少對直流開關設備的不必要跳閘。
