本文格式為Word版，下載可任意編輯——直流牽引系統正極接地保護方式的探討正極接地

直流牽引系統正極接地養護方式的探討

直流牽引系統正極接地養護方式的探討摘要闡述了取消框架養護電壓元件的正極接地養護方式不宜采用的理由，說領略采用為牽引所外的正極接地而設置框保電壓元件的正極接地養護方式的理由，介紹了正極接地養護與鋼軌電位限制器電壓監視整定值的正確合作。

軌道交通直流牽引供電系統的正極、負極均不接地。一旦負極接地，因牽引負荷的回流除由走行軌返回外，還可以從地返回，這樣會使雜散電流增大;

若發生正極接地，就會對人身安好造成嚴重要挾。本文針對正極接地，介紹不宜采用的養護方式的理由及宜采用的養護方式的原理。

1直流牽引供電系統應設置正極接地養護正極接地，在鋼軌電位限制器(GDX)不動作及負極對地有確定絕緣電阻的處境下(見圖1)，按說不影響車輛的運行，但是車輛停在車站上卜乘客時有極大安好隱患生車乘客腳踩帶正極電位的地，若手碰車身外殼(是接觸網負極)，會因觸電而傷亡。為制止觸電，上下車的乘客需要以騰躍方式進出車廂。所以，在直流牽引供電系統牽引變電所內應設置正極接地養護裝置，一旦檢測到正極接地就不允許運營，正極接地養護動作，使向接地故障供電區間送電的本所及相鄰所的全部饋線快速斷路器HSCB跳閘，中斷車輛運營。

2不宜采用取消框保電壓元件的正極接地養護方式2.1鋼軌電位限制器的作用在直流牽引供電系統中，由于供電區段有啟動及運行列車電流或短路電流的存在，可能會引起走行軌與大地之間產生超出許可的接觸電壓。為養護車站旅客的人身安好，就需要裝置一套將走行軌與地連通的鋼軌電位限制器(GDX)，以限制車站范圍走行軌的電位，制止接觸電壓超出安好許可值。圖1為當兩牽引變電所供電區間有列車啟動或運行時，走行軌對地的電位分布示意圖。

GDX的電壓檢測及接觸器主觸點均接于走行軌(負極)和地之間，其整定值按EN50122-1;

12.97標準中的人體耐受電壓一時間特性曲線舉行整定。當檢測電壓高于整定值時，GDX動作將走行軌與地短接，走行軌與地等電位，從而保護車站旅客的人身安好。

2.2框架泄漏養護原理圖2為取消框保電壓元件的正極接地養護接線示意圖。其中:框架泄漏保護由電流檢測元件K;及電壓檢測元件K。組成(K。畫虛線表示取消)，GDX為鋼軌電位限制器，PL為排流柜，HSCB為直流饋線快速斷路器，R為走行軌對地的泄漏電阻。

在正常處境下，框架養護K;中沒有電流通過。當牽引所任意一個直流設備內正極對外殼短路時(圖2的K,點)，接地電流通過K;流人地網，再經R回到走行軌(負極)。當接地電流達成K;整定值時，K;動作跳脫本所全部的HSCB，并聯跳相鄰所向一致供電區間供電的HSCB。

疏忽Ki低阻抗，Ku檢測的電壓就是正極與負極之間的電壓。所以，在發生K1點現象時，除Ki動作外，Ku也要動作。

2.3欲消彬保電所元件的理由理由1:由于框保Ku及GDX的電壓檢側元件根本上均是檢側的走行軌與地之間的電壓，當兩者動作整定值合作不妥時，往往僅需要GDX動作確發生框保Ku誤動作，造成不必要的供電區間HSCB全部跳閘，影響正常運行。為制止K，誤動造成HSCB跳閘，一種手段是取消Ku;另一種手段是整定值的合理合作，如在GDX整定值為90Vis及150V無延時(含接觸器50ms合閘時間，全部動作時間約在70ms)時，取K。為90V1.5s,保證動作有選擇性，盡量裁減Ku的誤動作。為制止Ku誤動致使HSCB跳閘，也有采取將Ku只用于報警而不跳HSCB的做法。

理由2:在圖2發生K:點正極接地時，國外廠商認為在有GDX和PL處境下，通過它們的動作為正極接地供給了短路電流通路，可以使HSCB跳閘，能夠實現對正極接地起養護作用，從而建議取消Ku(有若干家軌道交通企業采用了這種做法)。

2.4取消框保Ku的缺點沒有Ku，在區間發生金屬性K2點故障時由于GDX的動作，通過HSCl3的電流速斷養護或di/dt和△I養護是能夠使HSCB跳閘的。問題是GDX接觸器的主觸點耐受電流才能不行，往往在HSCB跳閘前主觸點已發生熔接。因牽引網正極接地造成GDX接觸器燒損的現象，在國內外時有發生。GDX接觸器主觸點熔接理由:在靠近牽引所鄰近發生正極接地，短路電流有可能大于50kA,HSCB通過電流速斷的全分斷時間在di/dt=S5xl06A/s時約25ms;若遠離牽引所發生正極接地故障，通過di/dt及△I養護使HSCB跳閘，全分斷時間約100ms。而西門子SCD一T型GDX接觸器的技術參數:額定50ms浪濱電流為7kA,短路試驗測試在預期分閘電流t=9.9ms,I=50kA時有可能發生觸頭熔接。所以，在靠近牽引所的正極接地，GDX接觸器的耐受電流實時間值有可能均不得志要求;在遠離牽引所的正極接地，GDX接觸器的耐受電流的時間有可能得志不了要求。

沒有Ku,，在區間發生非金屬性接地故障時，雖然GDX動作將負極與地短接，但由于回路阻抗大，短路電流達不到HSCB的di/dt和△I養護的工作靈敏度而SCB跳不了閘，也是完全有可能發生的(用假設來解釋:在電源電壓為750V處境下，走行軌對地泄漏電阻為1.5Ω，若發生接觸網的正極接地也有1.5Ω阻抗，那么GDX檢測走行軌對地因有375V電壓便動作，但GDX將走行軌與地連通后的短路電流僅為SODA,HSCB不成能跳閘)。一旦發生此類故障，將直接要挾人身安好。

關于通過PL動作來實現正極接地養護，更不現實。由于一般地排流操作方式采用“手動”不是“自動”，既使能“白動”排流，也同樣會發生如上述通過GDX動作實現正極接地養護帶來的問題。

3推舉采用為正極接地而設置的框保電壓元件的正極接地養護方式3.1k2是牽引所外的正極接地電壓檢測元件圖3是框保電壓元件為正極接地而設置的養護方式接線示意圖。

圖3與圖2對比，在圖2中Ku接在直流柜外殼與負極之間，在圖3中將Ku寫成Kz(表示為正極接地而設置)，其接在地與負極之間。此外，在Kz回路中多了一個二極管D,共作用就是在發生正極接地時才允許K:動作，在非正極接地時若因走行軌電位高于地電位達成GDX動作值時，Kz十足不會誤動作。

單純從牽引所自身的框架養護而言，有了電流檢測元件Ki就沒有必要再設置電壓檢測元件Ku是對的。但是從實現牽引所外的正極接地養護來說，就務必要有電壓檢測元件，就是圖3中的Kz,所以嚴格說它不屬干牽引所內的框架養護范疇。

3.2正極接地養護的要求對正極接地養護Kz動作的要求:(1)非正極接地時，在正常處境下GDX因走行軌對地電位差達成整定值的動作，Kz十足不應動作;

(2)在正極接地時，Kz動作借助與框保K;組成的或門養護電路使本所HSCB跳閘，并聯跳相鄰所向一致供電區間供電的HSCB;

(3)在正極接地時，盡可能做到在GDX還來不及動作前，Kz動作己將HSCB跳閘。

3.3Kz與GDX電壓監視整定值的合作在上述“2.3”條款中述:為制止框保電壓元件Ku的誤動，整定值GDX為90Vis及150V無延時(動作時間約70ms),Ku為90V1.5s。專為正極接地而設置的Kz，其整定值不能采取這種思路舉行整定，由于按這種思路整定在正極接地時，GDX先動作，不符合Kz動作的第“3”點要求。為得志K:動作的第“1”及“3”點的要求，建議整定值的合作為:GDX-70V1s,150V50ms延時;K一250V無延時。

圖4為鋼軌電位限制器與正極接地的整定曲線。圖中:曲線1為GDX的整定曲線;曲線2為正極接地的Kz整定曲線;曲線3為EN50122-1(DC)標準人體耐受電壓一時間特性曲線。由圖4可以看出:在負極與地電位差≥150V時，GDX全部動作時間為120ms(含延時50ms及接觸器合閘50ms)，在EN50122一1(DC)標誰允許范圍之內;由于非正極接地時GDX動作，其負極與地之間的電位差是不成能達成250V的，所以Kz整定值取250V能得志Kz動作的第"1”點要求。

靠近牽引所的正極接地，Kz動作使HSCB完全分斷全部時間約35ms;遠離牽引所的正極接地，K:動作使HSCB完全分斷的個部時間約110ms。由于GDX全部動作時間為120ms，均大于這兩種處境的HSCB跳閘時間，就是說在發生正極接地時不等GDX動作HSCB已經跳閘完畢，徹底制止了正極接地時GDX的動作有可能發生接觸器燒損的現象。

假設GDX整定值在大于150V依舊要求無延時，那么對于遠離牽引所的正極接地，在HSCB跳閘需要110ms時GDX實際接通的時間約為40ms，在短路電流不大的處境下理應說是不會展現GDX接觸器燒損間題的。

所以，GDX動作值在150V時不想采用延時50ms值，也完全可以。

4框保與正極接地的兩種不同養護信號的判斷發生圖3的K;點正極接地時，框架養護Ki斷定動作，與此同時Kz也會動作;而發生Kz點的正極接地時，僅Kz動作，Ki是不動作的。由此，可以根據K;及Kz是否同時動作，來判斷牽引所全部HSCB跳閘是屬于哪一種正極接地故障造成的:凡有Ki動作，故障發生在牽引所內;僅Kz動作，故障都般在牽引所外。正極接地故障類型不同，電調處理的方法是不同的，為了裁減處理時間，電調務必在電力監控操縱中心能判斷出正極接地的類型。由于現在的SCADA系統是不能判斷的，為此建議利用Ki及Kz的多余輔佐接點，經圖5的電路處理(注:圖中的Ki,Kz繼電器