上海地鐵作為城市軌道交通發(fā)展最早的城市之一,其牽引供電系統(tǒng)采用DC1500V系統(tǒng)向接觸網(wǎng)供電。在地鐵運(yùn)行線(xiàn)路中,發(fā)生了很多由于鋼軌電位升高,直流框架保護(hù)動(dòng)作,從而導(dǎo)致大面積停電的事故,因此,深刻分析引起框架保護(hù)動(dòng)作原因,調(diào)整好框架保護(hù)和車(chē)站斷路器裝置動(dòng)作配合關(guān)系顯得尤為重要。1直流系統(tǒng)框架保護(hù)的作用為保護(hù)直流設(shè)備的安全,及時(shí)切除直流設(shè)備內(nèi)的各種短路故障,直流系統(tǒng)設(shè)置了直流框架保護(hù),一旦發(fā)生直流開(kāi)關(guān)帶電設(shè)備對(duì)直流柜柜體發(fā)生泄漏或絕緣損壞,框架保護(hù)動(dòng)作,使有關(guān)直流開(kāi)關(guān)跳閘斷電,有效切斷故障,從而保護(hù)設(shè)備安全。2直流框架保護(hù)分類(lèi)及原理直流框架保護(hù)按動(dòng)作類(lèi)型分為電流型和電壓型2種。2.1框架保護(hù)原理電流型框架保護(hù)主要檢測(cè)設(shè)備外殼對(duì)地的電流。電壓型框架保護(hù)檢測(cè)的是設(shè)備外殼對(duì)直流設(shè)備負(fù)極之間的電壓,由于小電阻可以忽略不計(jì);設(shè)備外殼可認(rèn)為直接接地,鋼軌是和直流設(shè)備負(fù)母排相連的,所以電壓型檢測(cè)的電壓相當(dāng)于鋼軌和地之間的電壓。2.2框架保護(hù)動(dòng)作特性(1)直流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),設(shè)備絕緣良好,電流型框架保護(hù)電流回路電流為零,裝置不動(dòng)作。(2)當(dāng)直流設(shè)備絕緣發(fā)生變化,設(shè)備對(duì)柜體外殼放電或短路時(shí),電流回路電流達(dá)到整定值(約大于80A),電流型框架保護(hù)動(dòng)作,向交直流開(kāi)關(guān)發(fā)出跳閘命令,該所6個(gè)直流柜和2個(gè)35kV整流變壓柜同時(shí)跳閘,并聯(lián)跳相鄰2個(gè)牽引變電所向本區(qū)段雙邊供電的饋線(xiàn)開(kāi)關(guān),共12個(gè)開(kāi)關(guān)柜跳閘。(3)由于在城市軌道交通牽引供電直流系統(tǒng)中,直流設(shè)備和鋼軌都是采用絕緣法安裝,其作用是減少雜散電流的泄漏途徑,減少雜散電流對(duì)鋼軌、鋼筋等金屬體的電化學(xué)腐蝕,鋼軌對(duì)地的絕緣電阻是隨著絕緣材料的性能變化的,所以電流型框架保護(hù)的電流回路的電阻是不確定的,當(dāng)電阻很大時(shí),可能會(huì)造成電流回路檢測(cè)值達(dá)不到動(dòng)作值的要求,從而設(shè)備發(fā)生絕緣下降而電流型框架保護(hù)沒(méi)動(dòng)作的情況,而電壓型框架保護(hù)就是為了彌補(bǔ)該缺陷,當(dāng)電壓型框架保護(hù)裝置檢測(cè)到設(shè)備外殼對(duì)負(fù)極電壓大于95V時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào),大于150V時(shí)向交直流開(kāi)關(guān)發(fā)出跳閘命令,聯(lián)跳本所和相鄰2個(gè)牽引變電所的12個(gè)開(kāi)關(guān)柜。3車(chē)站斷路器3.1車(chē)站斷路器保護(hù)原理車(chē)站斷路器一端接鋼軌,一端接變電所接地網(wǎng),檢測(cè)鋼軌和地之間的電壓。通過(guò)等電位連接,使人處于等電位狀態(tài),降低觸電危險(xiǎn)。為了降低車(chē)體與地之間的接觸電壓和跨步電壓,上海地鐵一般在車(chē)站設(shè)有車(chē)站斷路器,當(dāng)鋼軌城市軌道交通電氣對(duì)地電位超標(biāo)時(shí),可將鋼軌與變電所接地母排連接在一起來(lái)達(dá)到抑制鋼軌電位的目的。3.2車(chē)站斷路器的動(dòng)作特性當(dāng)供電分區(qū)沒(méi)有車(chē)輛行駛時(shí),牽引直流系統(tǒng)運(yùn)行正常情況下,鋼軌對(duì)地電位為零;當(dāng)供電分區(qū)有車(chē)輛行駛或接觸網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí),由于鋼軌對(duì)地泄漏電阻的存在,鋼軌電位快速升高,危及在鋼軌上行走人員的安全。當(dāng)鋼軌電位達(dá)到一定值時(shí),車(chē)站斷路器迅速動(dòng)作,將鋼軌與接地網(wǎng)短接,從而降低了鋼軌電位,保護(hù)了在鋼軌上行走人員的安全。目前上海地鐵車(chē)站斷路器由晶閘管和接觸器等元件組成,屬當(dāng)今最新技術(shù)。當(dāng)鋼軌電位大于90V時(shí)車(chē)站斷路器延時(shí)800ms動(dòng)作,使鋼軌與地相連,降低鋼軌電位,在連續(xù)動(dòng)作3次后鋼軌電位仍然高于整定值,合閘后不再斷開(kāi);當(dāng)鋼軌電位大于120V時(shí)車(chē)站斷路器在100ms之內(nèi)合閘;當(dāng)鋼軌電位大于240V時(shí)車(chē)站斷路器晶閘管無(wú)延時(shí)永久導(dǎo)通,抑制鋼軌對(duì)地電位,向接觸器發(fā)出閉鎖命令。