城市軌道交通供電第五章-城市軌道交通供電保護及測控系統(tǒng)課件

第一節(jié)繼電保護的意義

一、城市軌道交通供電系統(tǒng)設置繼電保護的意義

城市軌道交通供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一部分，它包括變電、輸電、配電和用電環(huán)節(jié)。它能否安全、穩(wěn)定、可靠地運行，不但直接關系到城市軌道交通企業(yè)用電的暢通，而且還會影響到電力系統(tǒng)能否正常運行。因此要全面地理解和執(zhí)行電業(yè)部門的有關標準和規(guī)程以及相應的國家標準和規(guī)范，確保城市軌道交通供電系統(tǒng)的正常運行，其意義就非常重要。

城市軌道交通供電系統(tǒng)中包括一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)，總的來說一次系統(tǒng)比較簡單、更為直觀，設置上較為容易；而二次系統(tǒng)相對較為復雜，并且二次系統(tǒng)包括了大量的繼電保護裝置、自動裝置和二次控制、顯示回路。二、城市軌道交通供電系統(tǒng)繼電保護1.城市軌道交通供電系統(tǒng)的工況

(1)供電系統(tǒng)的正常運行這種狀況指系統(tǒng)中各種設備或線路均在其要求的狀態(tài)下進行工作；各種信號、指示和儀表均工作在允許范圍內(nèi)。

(2)供電系統(tǒng)的故障這種狀況指某些設備或線路出現(xiàn)了危及其本身或系統(tǒng)的安全運行，并有可能使事態(tài)進一步擴大。

(3)供電系統(tǒng)的異常運行這種狀況指系統(tǒng)的正常運行遭到了破壞，但尚未構成故障。

二、城市軌道交通供電系統(tǒng)繼電保護2.供電系統(tǒng)繼電保護裝置的任務

1)在城市軌道交通供電系統(tǒng)中運行正常時，它應能完整、安全地監(jiān)視各種設備的運行狀況，為值班人員提供可靠的運行信息。2)供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時，它應能自動、迅速、有選擇性地切除故障部分，并能保證非故障部分繼續(xù)運行。

3)當供電系統(tǒng)中出現(xiàn)異常運行工作狀況時，它應能及時、準確地發(fā)出信號或警報，通知值班人員盡快做出及時處理。

二、城市軌道交通供電系統(tǒng)繼電保護3.繼電保護裝置的基本要求

對繼電保護裝置的基本要求有四點：選擇性、靈敏性、速動性和可靠性。實際上這四個要求主要是針對動作于跳閘的繼電保護裝置而言的。

(1)選擇性當供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時，繼電保護裝置應能有選擇性地將故障部分切除，也就是說僅將故障設備從系統(tǒng)中切除。

(2)靈敏性靈敏性指繼電保護裝置對故障和異常工作狀況的反應能力。(3)速動性速動性是指保護裝置應能盡快地切除短路故障。

(4)可靠性保護裝置應能正確地動作，并隨時處于準備狀態(tài)。

二、城市軌道交通供電系統(tǒng)繼電保護4.繼電保護的基本原理及分類

電力系統(tǒng)中的故障種類很多，但最為常見、危害最大的應屬各種類型的短路事故。一旦出現(xiàn)短路故障，電流將急劇增大、電壓將急劇下降、電壓與電流之間的相位角將發(fā)生變化。同時還伴隨系統(tǒng)的振蕩，引起系統(tǒng)運行的不穩(wěn)定。能夠區(qū)分正常運行與故障、不正常運行之間差別的可測參變量，原則上都可以構成繼電保護的基本原理。繼電保護的常用區(qū)別特征是：電流、電壓、電流變化率、短路功率方向、阻抗、諧波等。繼電保護的分類如下：二、城市軌道交通供電系統(tǒng)繼電保護(1)按原理分根據(jù)電力系統(tǒng)中不同的物理量變化為基礎，利用正常運行和故障時各物理量的差別就可以構成各種不同原理和類型的繼電保護裝置。

(2)按裝置的結構分繼電保護按裝置的結構可分為電磁式、感應式、整流式、晶體管式、集成電路式、微機式等，目前主要是集成電路式和微機式，其他只是部分采用。

二、城市軌道交通供電系統(tǒng)繼電保護(3)按照作用分類

1)主保護和后備保護：供電系統(tǒng)中的電氣設備和線路應裝設短路故障保護。

2)輔助保護：為補充主保護和后備保護的性能或當主保護和后備保護退出運行而增設的簡單保護，稱為輔助保護。3)異常運行保護：反映被保護電力設備或線路異常運行狀態(tài)的保護。表5-1常用繼電器的符號及意義第二節(jié)電磁型繼電器

以電磁鐵為主體的繼電器統(tǒng)稱為電磁型繼電器。這種繼電器構造簡單，便于維護，動作可靠，輸出功率大，因此，它不僅是構成電磁型繼電保護裝置的主要元件，而且在其他類型(例如晶體管型)的繼電保護裝置中，也常用它作為裝置的出口繼電器，現(xiàn)就電磁型繼電器的原理及常用的幾種電磁型繼電器介紹如下。目前，在微機保護中，繼電器的應用主要集中在出口電路，用于擴展節(jié)點容量、隔離電路等。

一、電磁型繼電器

電磁型繼電器是通過電磁鐵的電磁力使其可動的機械部分運動，并帶動繼電器的觸點轉換，實現(xiàn)輸出信號的改變，通過這些觸點可以接通或者斷開外電路。三、繼電器的作用和符號1)當繼電器制成后，在其參數(shù)一定的情況下，比例系數(shù)K為一常數(shù)，因此，電磁轉矩的大小主要決定于線圈中電流的大小。

2)當磁路未飽和時，作用在銜鐵上的電磁轉矩與線圈電流的二次方成正比。

3)不論Ik是正值或負值，Mem總是正值，即電磁型繼電器是沒有極性的。圖5-1電磁型繼電器的原理結構圖

a)螺線管式b)拍合式c)轉動舌片式

1—電磁鐵心2—可動銜鐵3—常開觸點或者常閉觸點4—反作用彈簧5—止擋6—線圈二、電流繼電器1.結構及工作原理圖5-2DL—10型電流繼電器結構圖

1—線圈2—鐵心3—Z形銜鐵

4—軸5—反作用彈簧6—軸承

7—靜觸點8—動觸點9—動作電流調節(jié)把手

10—標度盤11—限制螺桿二、電流繼電器2.動作電流、返回電流、返回系數(shù)

能使繼電器動作的最小電流，稱為繼電器的動作電流，用Iop．k表示。通過旋轉調節(jié)把手，可以調節(jié)螺旋彈簧的反力，即可調節(jié)動作電流。能使繼電器返回的最大電流稱為返回電流，用Ire．k表示。因為繼電器動作后，銜鐵與鐵心間的氣隙減小，磁通和電磁轉矩增加，故只有比動作電流更小時，彈簧才能克服電磁轉矩使銜鐵返回，所以返回電流總是小于動作電流。

二、電流繼電器3.調整返回系數(shù)的方法

調整返回系數(shù)的方法有三種：

1)改變舌片的起始角和終止角。

2)不改變舌片的起始角和終止角，而改變舌片兩端的彎曲程度以改變舌片與磁極的距離，也能達到調整返回系數(shù)的目的。3)適當調整觸點壓力也能改變返回系數(shù)，但應注意觸點壓力不宜過小。二、電流繼電器

4.整定

繼電器的整定，是通過改變調整把手的位置，來改變螺旋彈簧的反力，從而設定繼電器的反力矩。當繼電器兩線圈串聯(lián)時，繼電器的整定電流與面盤刻度值相當，當繼電器兩線圈并聯(lián)時，繼電器的整定電流是面盤刻度值的一倍，即將面盤刻度值乘以2。應該指出，調整把手所指示的整定電流值是一個很不精確的值，實際整定電流要通過測量得到。

二、電流繼電器圖5-3DL—32型電流繼電器接線圖

a)內(nèi)部接線圖(正視)

b)與電流互感器連接圖5.有關技術參數(shù)二、電流繼電器表5-2DL系列繼電器的主要技術數(shù)據(jù)第三節(jié)變壓器氣體和差動保護

一、變壓器氣體保護1.氣體繼電器的構成和工作原理圖5-11氣體繼電器的安裝示意圖

1—氣體繼電器2—儲油柜氣體繼電器是一種反應氣體壓力大小的繼電器，安裝在油箱與儲油柜之間連接管的中部。為了使油箱內(nèi)的氣體能順利通過氣體繼電器而流向儲油柜，在安裝變壓器時，要求其頂蓋與水平面間有1%～1.5%的坡度，使安裝繼電器的連接有2%～4%的坡度，均朝儲油柜方向向上傾斜，如圖5-11所示。

一、變壓器氣體保護圖5-12QJ1—80型氣體繼電器的結構圖

1—罩2—頂針3—氣塞4、11—磁鐵5—開口杯6—重錘7—探針8—開口銷9—彈簧

10—擋板12—螺桿13、15—干簧觸點14—調節(jié)桿16—套管17—排氣口目前國內(nèi)采用的氣體繼電器有擋板式和開口杯擋板式兩種結構。其中QJ1—80型氣體繼電器，用開口杯代替密封浮筒，克服了浮筒滲油的缺點；用干簧觸點代替水銀觸點，提高了抗震性能，是較好的氣體繼電器，圖5-12所示為QJ1—80型氣體繼電器的結構圖。一、變壓器氣體保護圖5-13氣體保護的原理接線圖2.氣體保護的接線

氣體保護的原理接線圖如圖5-13所示。氣體繼電器KG的上觸點由開口杯控制，閉合后發(fā)出延時動作信號。二、變壓器差動保護1.變壓器縱聯(lián)差動保護

1)變壓器縱聯(lián)差動保護是利用比較變壓器兩側電流的幅值和相位的原理構成的。3)變壓器縱聯(lián)差動保護電流回路的接線特點。

圖5-14Yd11變壓器兩側CT的接線方式及向量關系二、變壓器差動保護2.主變壓器差動保護主變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的設備，它的故障將給供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴重影響，特別是大型主變壓器更是很貴重的設備。變壓器內(nèi)部的某些故障如匝間短路、鐵心絕緣損壞等，雖然最初故障電流較小，但對于油浸式變壓器，產(chǎn)生的電弧將引起變壓器內(nèi)部的絕緣油分解，產(chǎn)生可燃性氣體，嚴重時引起噴油或爆炸。為避免主變壓器事故的擴大，要求變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時應迅速切斷電，使其退出運行。主變壓器的過電流保護具有一定時限，動作不夠迅速，變壓器速斷保護雖動作迅速，但動作電流整定較大，對于輕微的內(nèi)部故障不能反映。而且在變壓器內(nèi)部，靠近二次側出線處還存在“死區(qū)”（速斷保護不到的地方）。因此規(guī)定，對于大容量的主變壓器應裝設電流差動保護。二、變壓器差動保護(1)電流差動保護的原理圖5-15和圖5-16分別表示變壓器外部故障和變壓器內(nèi)部故障時的電流分布，其中，、表示變壓器一次側安裝的電流互感器的一、二次電流，、表示變壓器二次側安裝的電流互感器一、二次電流。圖5-15變壓器外部故障第四節(jié)幾種常用的繼電保護

一、限時過電流保護1.反時限過電流保護

繼電保護的動作時間與短路電流的大小有關，短路電流越大，動作時間越短；短路電流越小，動作時間越長，這種保護就叫做反時限過電流保護。

2.定時限過電流保護

繼電保護的動作時間與短路電流的大小無關，時間是恒定的，時間是靠時間繼電器的整定來獲得的。時間繼電器在一定范圍內(nèi)是連續(xù)可調的，這種保護方式就稱為定時限過電流保護。

一、限時過電流保護(1)電流的整定過電流保護裝置中的電流繼電器動作電流的整定原則，是按照躲過被保護線路中可能出現(xiàn)的最大負荷電流來考慮的。1)在正常情況下，出現(xiàn)最大負荷電流時(電動機的啟動和自啟動電流以及用戶負荷的突增和線路中出現(xiàn)的尖峰電流等)不應動作。

2)保護裝置在外部故障切除后應能可靠地返回。

一、限時過電流保護(3)過電流保護的保護范圍過電流保護可以保護設備的全部，也可以保護線路的全長，還可以作為相鄰下一級線路穿越性故障的后備保護。圖5-18過電流保護配合

1—電流速斷保護2—略帶時限的電流速斷保護3—定時限過電流保護(2)動作時限的整定原則為使過電流保護具有一定的選擇性，各相鄰元件的過電流保護應具有不同的動作時間。三、略帶時限的電流速斷保護

瞬時電流速斷保護最大的優(yōu)點是動作迅速，但只能保護線路的首端。而定時限過電流保護雖能保護線路的全長，但動作時限太長。因此，常用略帶時限的電流速斷保護來消除瞬時電流速斷保護的“死區(qū)”，要求略帶時限的電流速斷保護能保護全線路。因此，它的保護范圍就必然會延伸到下一段線路的始端去。四、三段式過電流保護裝置

通常在被保護線路較短時，第一段電流保護均采用略帶時限的電流速斷保護作為主保護；第二段采用定時限過電流保護作為后備保護。采用三段式電流保護時，任何一段保護都作用于三相斷路器。

在實際中還常采用三段式電流保護，就是以瞬時電流速斷保護作為第一段，以加速切除五、零序電流保護

電力系統(tǒng)中，發(fā)電機或變壓器的中性點運行方式有中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地和中性點直接接地三種方式。10kV系統(tǒng)采用的是中性點不接地的運行方式。系統(tǒng)運行正常時，三相是對稱的，三相對地間均勻分布有電容。在相電壓作用下，每相都有一個超前90°的電容電流流入地中。這三個電容電流數(shù)值相等、相位相差120°，其和為零,中性點電位為零。理論上對于三相對稱系統(tǒng)，網(wǎng)絡中任何處的三倍零序電流滿足六、電流增量保護1.電流增量保護原理

保護裝置不斷地連續(xù)檢測饋線電流If及其電流變化率di/dt，并將di/dt與設定值E和F比較，若di/dt>E，則開始測量電流增量（ΔI）和時間（t）：當ΔI>ΔImax設定值時，則經(jīng)一段時間tΔImax延時后ΔI保護出口并使開關跳閘；當t>T設定值，且ΔI>ΔImin設定值時，則di/dt保護出口并使開關跳閘。如果在檢測到ΔImax設定值或t前，di/dt<F并保持tΔImax時間，則測量值ΔI和t歸零，進行重新測量。圖5-19雙邊供電直流饋線保護分析的等效電路

R—線路等效電阻L—線路等效電感M—動車組異步交流電動機六、電流增量保護2.電流增量保護的整定

(1)E和F的設定斜率E(單位為kA/s或A/ms)為保護裝置的起始門限，當di/dt>E時，保護裝置啟動。

(2)ΔImax和tΔImax的設定ΔImax這一參數(shù)值應在機車運行情況下對系統(tǒng)進行全面測試得出，通常建議此參數(shù)可在最大牽引電流和短路電流之間或短路情況下E和F值所對應的電流之間選取，但不應小于機車啟動電流。

(3)T和ΔImin的設定T這一參數(shù)可改變DDL中di/dt保護的動作檢測值，當電流斜率大于斜率E時，開始進入DDL保護分析過程，當分析持續(xù)時間t等于T時保護動作，在此期間電流增量小于等于ΔImax，電流斜率值大于F。

六、電流增量保護3.保護的校驗增量保護的校驗主要考慮以下兩個方面：一是電流增量保護應保護到線路的末端，因而應計算線路末端的短路電流及其變化率，以校驗電流增量保護的可靠性；二是電流增量保護還應考慮與機車的配合關系，并應躲過機車的起動電流和沖擊電流對保護裝置的影響，以保證電流增量保護裝置的選擇性。第五節(jié)直流牽引供電系統(tǒng)的保護方式

主編七、過負荷保護直流牽引供電系統(tǒng)保護裝置的主要功能是為了防止列車接觸線上的短路和過負荷現(xiàn)象，保護算法和定值整定應躲過列車線路上的正常操作，如列車加速等所引起的電壓、電流的波動值，這一點與交流保護裝置有很大的區(qū)別?？偟膩碚f，直流保護裝置應具有以下保護功能：大電流Imax保護、電流上升值ΔI保護、電流變化率di/dt保護、定時限過電流保護、欠電壓保護、電纜溫度保護等。此外，直流保護裝置也應具有交流微機保護測控的很多功能，如電壓電流的測量顯示、事件的存儲、功率能量的測量以及與后臺機的通信功能等。一、直流速斷保護圖5-20直流速斷保護直流速斷保護即最大電流Imax保護，類似于交流保護中的延時速斷電流保護，保護原理比較簡單，如圖5-20所示，只要設置電流動作值Imax和動作延時時間tImax即可，在一般情況下，tImax可設置為零，它的單位為ms，可以以0.1ms的分辨率進行調整，以達到快速跳閘的目的。三、電流變化率di/dt保護圖5-21保護電流變化率di/dt保護的原理較為直觀，如圖5-21所示，當電流變化率di/dt持續(xù)大于定值，經(jīng)跳閘延時tdi/dt后，保護將發(fā)跳閘命令。五、欠電壓保護(直流欠電壓保護)圖5-22欠電壓保護當接觸線的電壓低于某一定值或者高于某一定值，經(jīng)延時后電壓仍未達到正常值時，保護裝置要發(fā)出跳閘命令，這就是欠電壓保護，其保護原理如圖5-22所示。

當某段線路已從另一端受電時，如果整流器電壓與饋線電壓之間的電壓差有引起大電流的危險，則斷路器不能合閘。六、熱過載保護當直流線路處于過載狀態(tài)時，即使沒有任何短路故障發(fā)生，接觸線或進線電纜的溫度也會上升，因此可以通過檢測電纜溫度，設定溫度上限發(fā)跳閘命令來完成此項保護功能。需要說明的是，由于電纜溫度不是直接從傳感器測得的，而是從電流值、電纜物理參數(shù)以及周圍環(huán)境溫度中計算得到的，因此需要建立適當?shù)碾娎|溫度數(shù)學模型，并設定正確的系數(shù)如電纜電阻率、電纜溫度常數(shù)以及周圍溫度參數(shù)等才能得到正確的結果。第六節(jié)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)繼電保護的配置一、繼電保護及自動裝置的設置原則

繼電保護裝置滿足可靠性、選擇性、靈敏性、速動性要求；自動裝置滿足供電安全、可靠、靈活的運行要求。保護裝置采用微機型綜合保護測控一體化單元。二、保護配置1)35kV環(huán)網(wǎng)電纜設置光纜縱聯(lián)差動保護、過電流保護、零序電流保護；35kV母聯(lián)開關設置過電流保護、零序電流保護。

2)35kV母線設過電壓、欠電壓保護。

3)牽引變壓器設電流速斷保護、過電流保護、零序電流保護、溫度保護、過載保護。

4)整流機組設置整流器二極管保護。

5)主變壓器設置了輕氣體保護、重氣體保護、零序保護、縱差保護；動力變壓器設置電流速斷保護、過電流保護、過載保護、溫度保護。

6)直流饋線設置大電流脫扣保護、雙邊聯(lián)跳保護、di/dt和ΔI保護、定時限過電流保護、欠電壓保護、熱過載保護。三、自動裝置的配置1)交流供電分區(qū)間聯(lián)絡線斷路器設置自動投入裝置。

2)35kV母聯(lián)開關設置自動投入裝置。

3)所間設置雙邊聯(lián)跳保護。

4)直流饋線設置帶有判斷故障性質的自動重合閘裝置。

5)交流自用電的兩路電源設置自動投入裝置。

6)直流自用電的兩路電源設置自動投入裝置。四、35kV交流系統(tǒng)保護配置分析軌道交通工程采用集中供電時，中壓系統(tǒng)采用35kV電壓等級供電，環(huán)網(wǎng)接線，開環(huán)運行。由于兩相鄰變電所間距較短，最長距離為3.37km，35kV環(huán)網(wǎng)各點的線路阻抗相差不大，致使環(huán)網(wǎng)上不同地點的短路電流值相差也很小。如選擇電流速斷保護作為35kV環(huán)網(wǎng)的主保護則不能滿足選擇性要求；如采用距離保護，因為線路短，距離保護相對誤差率很大；過電流保護雖然可通過上下時限的配合滿足保護的選擇性要求，但勢必延長了故障切除時間，不能滿足保護的速動性，影響供電可靠性并對供電設備的絕緣及壽命造成不利影響，故過電流保護只能作為后備保護。五、直流系統(tǒng)保護配置分析1.直流系統(tǒng)保護配置應考慮的主要因素

各種保護之間的相互配合關系，保證在直流系統(tǒng)發(fā)生短路故障時能可靠地切除故障；保證列車正常運行時不會誤跳閘而影響列車運行，能夠避免列車起動時起動電流的影響和列車過接觸網(wǎng)分段時沖擊電流的影響；考慮某些特殊故障形式下的保護，如接觸網(wǎng)與架空地線、電纜支架、屏蔽門的短路等。

2.開關柜保護的常見的配置

饋線柜設置了大電流脫扣保護、電流上升率di/dt和電流增量ΔI保護、接觸網(wǎng)熱過載保護、雙邊聯(lián)跳保護。此外設置了具有在線檢測功能的自動重合閘功能。

五、直流系統(tǒng)保護配置分析3.直流1500V饋線保護配置直流1500V饋線的保護配置應保證直流供電系統(tǒng)正常及越區(qū)供電情況下接觸網(wǎng)在近端、中部及遠端發(fā)生短路故障時均能快速跳閘。不同的地鐵牽引供電系統(tǒng)，直流牽引系統(tǒng)的保護配置可能不同，但保護的作用是相同的。早期的直流供電系統(tǒng)采用直流750V接觸軌受電，且缺少性能優(yōu)越的保護裝置，一般僅設電流速斷和過電流保護，由于短路電流相對較小，短路電流很難與牽引負荷電流區(qū)分開來，保護效果不理想，為此增加了直流雙邊聯(lián)跳保護。

五、直流系統(tǒng)保護配置分析(1)大電流脫扣保護的整定方法大電流脫扣保護作為牽引變電所的近端保護，其整定值按直流饋線峰值電流設定，該值應躲過車輛起動電流的最大值。

(2)di/dt和ΔI保護的整定方法di/dt和ΔI保護是供電臂的中、遠端短路的主保護。

(3)定時限過電流保護的整定方法定時限過電流保護是大電流脫扣保護、di/dt和ΔI保護的后備保護。

(4)欠電壓保護的整定方法欠電壓保護也是饋線的后備保護，其整定值應低于車輛受電回路欠電壓保護的整定值，動作時間應考慮車輛起動時電壓的下降時間、直流饋線主保護的跳閘時間。六、接觸網(wǎng)熱過載保護

接觸網(wǎng)熱過載保護與接觸網(wǎng)和饋線電纜長期允許溫度、負載電流、環(huán)境溫度、風速、接觸網(wǎng)材料以及使用條件密切相關。一般正線接觸網(wǎng)采用剛性懸掛，其截面積和耐熱能力遠遠大于柔性懸掛導線，可不設熱過載保護。在柔性懸掛接觸網(wǎng)區(qū)段，當接觸網(wǎng)長期通過大負載電流時，會使接觸網(wǎng)導線發(fā)熱變軟甚至斷線。一般柔性懸掛接觸網(wǎng)僅限于車輛段及其出入線，負載電流較小，也可不設熱過載保護?？紤]到一般直流成套保護裝置均帶有熱過載保護功能，取消此功能不會減少設備的投資，故仍采用熱負載保護。七、逆流保護

正常時整流機組的電流是由交流側流向直流側，逆流是指電流由整流機組的直流側流向交流側。當整流機組具有逆變功能時，車輛的再生制動能量可以反送給系統(tǒng)，但由于普通的整流器逆變反送給系統(tǒng)的再生制動電能含有較大的諧波成分，電力系統(tǒng)不允許，因此目前國內(nèi)城市軌道交通所使用的整流器都不具備逆變功能。目前整流機組的逆流保護并不是真正意義上的逆流保護，它僅能保護整流器出線至進線開關間的短路，其保護范圍被其他保護所覆蓋，國內(nèi)有些城市的地鐵并未設置逆流保護。若進線開關采用電動隔離開關則不設逆流保護，若進線開關采用快速斷路器則應設逆流保護。八、雙邊聯(lián)跳保護圖5-24雙邊聯(lián)跳工作原理示意圖對于采用雙邊供電的接觸網(wǎng)，直流雙邊聯(lián)跳保護是廣泛使用的一種保護手段。當采用雙邊供電時，一個供電區(qū)內(nèi)的接觸網(wǎng)由兩個變電所向動車組提供電源，當其中一個所的直流饋線斷路器因為某些保護跳閘的同時，還會發(fā)出聯(lián)跳指令，使為同一個供電區(qū)供電的直流饋線斷路器都跳閘。圖5-24所示為雙邊聯(lián)跳工作原理示意圖。九、直流過電流保護直流過電流保護的動作時間較長，即有足夠的時延，動作值小于大電流脫扣保護的整定值。當發(fā)生故障，而其故障電流并沒有達到大電流脫扣保護的動作值時，此時大電流脫扣保護不動作。如果其他保護也沒有可靠動作，那么，當整定時延到達時，直流斷路器就會發(fā)生跳閘。第七節(jié)微機保護

一、微機繼電保護的基本原理

微機繼電保護系統(tǒng)是由計算機及配置的支持和外圍部件所構成的一個實時控制系統(tǒng)。計算機繼電保護系統(tǒng)擔負著分析電力系統(tǒng)中有關電量及其變化，判定電力系統(tǒng)中是否發(fā)生了短路故障的任務。也就是說，微機保護是指將計算機、微控制器等器件作為核心部件構成的繼電保護。

微機繼電保護裝置與傳統(tǒng)式繼電保護裝置的區(qū)別主要在比較環(huán)節(jié)上。前者是對數(shù)值進行運算和比較來判定短路故障，一般通過軟件來實現(xiàn)；而后者是通過某種物理量(如力、力矩等)之間大小的比較來判定短路故障，主要靠硬件具體設備完成。因此，前者的可靠性更高，而后者對設備依賴性更高。二、微機繼電保護的特點1)可實現(xiàn)多種功能。

2)可獲得多種保護特性，且容易獲得較復雜的保護特性。

3)微機保護裝置的性能參數(shù)更穩(wěn)定，運行中的整定調試工作量更少。

4)微機繼電保護裝置有較高的可靠性。

5)具有自診斷功能。

6)微機繼電保護裝置的弱點：微機繼電保護裝置受環(huán)境溫度、濕度、電磁干擾等的影響較大，對使用者的操作和維護技術要求較高。三、微機保護裝置的功能1.繼電保護功能

該功能的實現(xiàn)是將被保護設備的運行量電流和電壓經(jīng)輸入信號處理系統(tǒng)轉變?yōu)殡x散數(shù)字信號，經(jīng)數(shù)字濾波、執(zhí)行保護算法并經(jīng)比較判斷后，以決定是否提供跳閘命令和動作信號。所有保護元件的動作特性、數(shù)字濾波、保護運算等均由軟件實現(xiàn)。

2.故障量的自動打印記錄功能

微機保護裝置除能提供跳閘命令和動作信號外，還能將故障參數(shù)及保護的動作情況（如短路故障發(fā)生的時間，何種保護元件動作，故障線路的編號，故障時的電流、電壓值及短路電抗或故障點距離）由打印機記錄下來，供故障分析處理用。

三、微機保護裝置的功能3.裝置的自檢自糾功能微機成套保護裝置是一個比較復雜的系統(tǒng)，為了防止裝置拒動和誤動的發(fā)生，應能對裝置硬件的完好性進行檢測。裝置的自檢自糾功能一般由硬件與軟件配合實現(xiàn)，能在裝置運行中檢測出裝置內(nèi)部器件，如CPU、存儲器、A?D、打印機接口等是否有故障。若檢測到故障，首先閉鎖保護出口，并經(jīng)自檢自糾電路給出報警信號，并由打印機打印自檢結果。

4.人機對話功能

通過裝置配置的鍵盤和顯示器可實現(xiàn)人機對話功能。用鍵盤數(shù)字鍵和功能鍵的操作，可實現(xiàn)運行量的實時顯示、整定值的輸入、顯示、修改及打印等。四、微機保護裝置的硬件結構圖5-25微機保護框圖微機保護裝置作為一套實時監(jiān)控系統(tǒng)，一般由下述插件構成：CPU插件、人機對話輔助插件、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)插件、開關量(數(shù)字)輸入輸出系統(tǒng)插件、電源插件等。

微機保護框圖如圖5-25所示。四、微機保護裝置的硬件結構1.CPU插件CPU板插件是微機保護裝置的核心部分，由它通過各種功能軟件控制整套硬件系統(tǒng)的工作。CPU板由單片機、程序存儲器EPROM、定值及常數(shù)存儲器EEPROM、數(shù)據(jù)存儲器RAM、硬件自檢自糾電路、開關量輸入輸出并行I/O接口及打印機、鍵盤、顯示器接口等芯片構成。

(1)單片機在構成微機保護裝置時，應根據(jù)處理速度和能力來選擇機型，如程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器的存儲空間，I/O接口的數(shù)量，指令系統(tǒng)的功能。

(2)程序存儲器不同的單片機在程序存儲器的設計上不盡相同。

(3)定值存儲器目前，定值存儲器常采用EEPROM型電可擦可編程只讀存儲器。(4)數(shù)據(jù)存儲器單片機內(nèi)一般設有一定存儲容量的數(shù)據(jù)存儲RAM。四、微機保護裝置的硬件結構

2.開關量輸入、輸出插件

在微機繼電保護裝置中，為了實現(xiàn)對開關（斷路器、隔離開關等）的正確控制（正常的分合閘操作和保護跳閘），需要將各開關的位置狀態(tài)送入CPU。開關量輸入接口的作用是暫存各開關的位置狀態(tài)以便隨時提供給CPU，并通過該接口實現(xiàn)CPU與開關設備間的隔離。

1)開關量輸入接口一般采用可編程并行接口芯片，如8255芯片。

2)數(shù)字量(開關量)輸出接口屬于開關量輸出部件，如分、合閘操作繼電器、信號繼電器等用于開關的分合閘操作及其信號。

四、微機保護裝置的硬件結構3.人機對話輔助插件鍵盤和顯示器用于實現(xiàn)人機對話功能。鍵盤是由若干個按鍵（數(shù)字鍵及功能鍵）組成的開關矩陣。在微機保護裝置中，常采用由軟件識別按鍵閉合的非編碼鍵盤。非編碼鍵盤只提供行和列的矩陣，其工作會靠軟件安排。

4.CPU與外圍器件的接口

在微機保護裝置中，CPU的外圍器件包括RAM（外部）、整定值存儲器EEPROM、鍵盤及顯示器、開關量（數(shù)字量）輸入輸出部件、A?D轉換器等。

5.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)插件

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通常包括三種插件，即模擬輸入變換插件、模擬低通濾波插件、采樣及A?D轉換插件。四、微機保護裝置的硬件結構(1)模擬輸入變換插件模擬輸入變換插件也稱為交流量輸入插件，其主要任務是將電流、電壓互感器送來的5A、100V信號轉換成適合A-D轉換器的電壓量，并擔負著將弱電系統(tǒng)同強電系統(tǒng)隔離的任務。

(2)模擬低通濾波插件(LPF)在牽引供電系統(tǒng)微機保護裝置中，一般采用無源低通濾波電路。

(3)采樣及A-D轉換插件該插件完成將模擬量轉換成數(shù)字量的任務，它是在CPU及其軟件和外圍雙穩(wěn)觸發(fā)電路的共同控制下，以一定的采樣頻率將各通道的模擬量逐一轉換成數(shù)字量，并存入數(shù)據(jù)存儲器中。

6.電源插件主要為各器件提供滿足要求的高精度的電源，一般是直流電源，可以有多路輸出。五、主要回路簡介1.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集是保護的基礎。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括電壓形成、模擬濾波、采樣/保持、多路轉換、以及A?D轉換等功能模塊，能將輸入模擬量準確地變換成所需數(shù)字量。

(1)電壓形成回路微機保護要從被保護的電力線路或設備的電流互感器、電壓互感器或其他交換器上取得信息。

(2)多路轉換一個多路選一的開關設備。

(3)A-D轉換它可以將模擬量轉換成數(shù)字量。

五、主要回路簡介2.開關量輸入系統(tǒng)開關量輸入系統(tǒng)一般可以分為以下兩大類：一是安裝在裝置面板上的觸頭，如鍵盤觸頭和轉換開關等；二是從裝置外部經(jīng)過端子排引入的觸頭，如繼電器的觸頭以及開關設備的輔助觸頭。對于第二類，一般要加光電隔離裝置，防止不同系統(tǒng)之間的電能損壞器件。一般可以采用并行接口對一排同一性能的開關狀態(tài)，一次讀入到特定的單元，然后再進行處理。圖5-26開關量輸入系統(tǒng)

a)光耦合式b)繼電器耦合式五、主要回路簡介3.開關量輸出系統(tǒng)圖5-27開關量輸出系統(tǒng)框圖五、主要回路簡介圖5-28采用ULN2003輸出系統(tǒng)五、主要回路簡介圖5-29光電隔離式和繼電器耦合式驅動控制電路

a)光電隔離式b)光電隔離與中間繼電器式六、網(wǎng)絡化結構設計圖5-30網(wǎng)絡化結構框圖第八節(jié)綜合自動化系統(tǒng)

一、綜合自動化概述圖5-31微機變電站綜合自動化系統(tǒng)構成框圖一、綜合自動化概述1)由于采用信息傳輸?shù)姆謺r制，有效地利用通信聯(lián)系在各功能模塊間以及各功能模塊與監(jiān)控主機之間傳送監(jiān)控、保護公用數(shù)據(jù)信息和控制命令是經(jīng)濟、合理的，可增強系統(tǒng)的整體功能。

2)除特殊的電能測量精度、諧波測量精度與實時錄波器對帶寬要求比微機保護要求高，需另考慮數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)外，多數(shù)情況下，保護功能模塊的輸入、輸出通道，完全能滿足監(jiān)控功能的需要。

3)為保證保護動作的可靠性，跳、合閘執(zhí)行繼電器應對保護和監(jiān)控系統(tǒng)分別設置，以免由于頻繁操作而影響保護的正確動作。

4)綜合利用全系統(tǒng)的硬件冗余和通信手段，使控制、保護功能的配置靈活性增大，并增強了后備功能(例如不同設備保護的互為后備)。二、綜合自動化系統(tǒng)功能要求1.保護功能

保護功能是綜合自動化系統(tǒng)的基本功能，也是其主要功能。為了保證牽引供電系統(tǒng)的正常運行，一般設置了以下保護：

1)反應電流上升率di/dt和電流增量DI的保護，主要用于饋線和接觸線的保護，防止線路故障造成大面積的停電，甚至設備的損壞。

2)直流雙邊聯(lián)跳保護,其功能是通過聯(lián)跳電纜及兩側直流開關柜中配置的聯(lián)跳繼電器來實現(xiàn)的。

3)牽引供電系統(tǒng)變電所直流饋線還配備反應熱效應的接觸網(wǎng)過載保護。

4)同時配置定時限過電流保護作為輔助后備保護。

5)對于雙邊聯(lián)跳和框架保護聯(lián)跳，應能提供獨立輸出接點，可驅動直流110V聯(lián)跳繼電器。二、綜合自動化系統(tǒng)功能要求2.信息采集功能

綜合自動化系統(tǒng)應具有信息采集功能。信息包括電量信息和非電量信息。電量信息又包括連續(xù)變化的模擬量信息和位置開關信息。非電量信息包括溫度、壓力、聲音、氣味等。這些信息對于正常了解系統(tǒng)的狀況非常重要，因此必須集中采集，及時上報。一是采集斷路器和手車的位置信號、開關柜內(nèi)的所有事故、報警信號；二是采集電流、電壓、功率因數(shù)、有功、無功等模擬量信號。

二、綜合自動化系統(tǒng)功能要求3.控制功能通過采集的信息，了解了系統(tǒng)的狀況，就可以對系統(tǒng)進行科學的干預和管理，選擇最佳的運行模式。這種控制功能可通過系統(tǒng)的自動化設備來實現(xiàn)，在保護的指令下或者在上級調度命令的指示下，由自動化設備根據(jù)命令完成操作控制任務。因此綜合自動化系統(tǒng)必須具有控制功能。變電所的控制功能一般包括以下幾項：一是通過保護裝置可在當?shù)鼗蛘哌h方對斷路器進行控制，當?shù)?遠方轉換開關應帶鎖，可以互相轉換，也可以對一些模擬量進行遠方或者當?shù)氐恼{整；二是保護裝置具有可編程的光隔離數(shù)字量輸入、繼電器輸出，數(shù)字量輸入回路不少于20路，數(shù)字量輸出回路不少于16路，通過繼電器輸出回路可以實現(xiàn)控制的完成；三是不經(jīng)線路測試，“直接合閘”功能。

二、綜合自動化系統(tǒng)功能要求4.自動裝置功能綜合自動化系統(tǒng)具有通過線路測試回路，判別故障性質的自動重合閘功能。正常操作斷路器合閘時，應能對線路進行多次測試，通過電流和電壓的測量，計算線路殘余電阻（具體在設計聯(lián)絡中確定）。線路正常時允許合閘,如線路存在持續(xù)性故障,可閉鎖合閘。當接觸網(wǎng)發(fā)生故障時，斷路器分閘，啟動線路測試，并根據(jù)測試結果判別故障性質，如故障是瞬時性的，自動重合閘將使斷路器重新合閘；如故障是永久性的，直流斷路器不進行重合閘?？蚣鼙Ｗo不啟動線路測試及重合閘。測試次數(shù)、測試時間及門限值可調。

二、綜合自動化系統(tǒng)功能要求5.測量功能

對系統(tǒng)的運行參數(shù)進行采集，測量值可在開關柜當?shù)仫@示并同時通過變電所監(jiān)控網(wǎng)絡上傳至遠方控制指揮中心。6.顯示功能

顯示功能既可以當?shù)仫@示，對于某些重要的信息也可以傳到遠方調度中心顯示。

7.當?shù)睾瓦h方的通信功能

裝置應具有與當?shù)豍C和所內(nèi)綜合自動化通信網(wǎng)絡進行通信的兩個獨立的標準通信接口，實現(xiàn)對保護的編程、調試、整定、就地訪問和采集的開關位置、事故、預告信息、運行參數(shù)的上傳以及遠方控制指揮中心對供電設備的監(jiān)視控制等遠動功能。

二、綜合自動化系統(tǒng)功能要求8.事件記錄功能

記錄的事件應包括多種狀態(tài)發(fā)生變化的事件，所有事件可從面板顯示器或通信口當?shù)?遠方調出查看。像在投標文件中應說明其裝置可記錄的事件種類以及能儲存的最新事件數(shù)量。9.故障錄波功能

故障錄波應可記錄電流、電壓等模擬量信號和斷路器位置等狀態(tài)量信號，錄波數(shù)據(jù)可以波形方式輸出。故障錄波的起動方式可由用戶設定，故障前后記錄的周波數(shù)可調。三、測量與計量配置

牽引降壓混合變電所和降壓變電所的電氣測量與計量項目的設置應符合相關規(guī)定，所有測量與計量均在開關柜當?shù)仫@示并通過電力監(jiān)控系統(tǒng)送往控制中心電調臺。

一般35kV進、出線及聯(lián)絡線設置電流測量設備；35kV母線設置電流測量和電壓測量設備；35/0.4kV變壓器設置電流測量、有功功率、有功電能和功率因數(shù)測量設備；整流機組交流側設置電流測量、有功功率、有功電能測量設備；整流機組直流側設置電流測量、電壓測量設備；直流1500V母線設置電壓測量設備；直流1500V饋線設置電流測量設備；回流線設置電流測量設備。四、供電系統(tǒng)繼電保護及自動裝置設置方案1)110kV線路：設置了縱聯(lián)差動保護和過電流保護。

2)110/35kV主變壓器：設置了氣體保護、差動保護、過載保護、溫度保護、電壓閉鎖過電流保護和壓力保護。

3)110/35kV主變壓器35kV側：設置了零序電流保護和過電流保護。

4)35kV母聯(lián)：設置了限時速斷保護、過電流保護。

5)主變電所35kV饋線線路：設置了導引線縱聯(lián)差動保護、過電流保護和零序電流保護。

6)牽引降壓變電所35kV進出線：設置了導引線縱聯(lián)差動保護、過電流保護和零序電流保護。

7)牽引、降壓變電所母聯(lián)：設置了限時電流速斷保護和過電流保護。四、供電系統(tǒng)繼電保護及自動裝置設置方案8)整流機組：設置了電流速斷保護、過電流保護、過載保護、零序電流保護、牽引變壓器溫度等常規(guī)的變壓器保護和整流器二極管保護。

9)直流饋線：設置了大電流脫扣保護、電流速斷保護、di/dt和ΔI保護、接觸網(wǎng)熱過載保護、直流雙邊聯(lián)跳保護。

10)牽引變電所直流開關柜設置了框架泄漏保護。

11)城市軌道交通供電系統(tǒng)一般設置以下自動設備：110kV主變電所35kV母聯(lián)設置自動投入裝置，牽引降壓變電所35kV母聯(lián)開關設置自動投入裝置，直流1500V饋線設置帶有能判斷故障性質的自動重合閘裝置，0.4kV母聯(lián)開關設置自動投入裝置，直流電源設備的兩路電源間具有自動投入功能，交流自用電的兩路電源間也具有自動投入功能。五、與遠動系統(tǒng)或者SCADA系統(tǒng)(電力監(jiān)控系統(tǒng))的一體化綜合系統(tǒng)1.無人值班變電所電氣設計

1)在滿足供電要求的情況下，簡化接線，以提高供電的可靠性，方便遠方監(jiān)控。

2)交流自用電系統(tǒng)母線采用單母線分段接線，重要所用電回路由不同的母線段以雙回路供電。

3)自用電直流母線采用分段單母線，蓄電池能夠切換至任一母線段。

4)直流電源具有自動調節(jié)功能，充電裝置采用智能化電源裝置，充電、浮充電合用一套整流裝置。

5)蓄電池組的容量滿足全所事故停電2h的放電容量，并在放電末期滿足最大沖擊負荷的要求。五、與遠動系統(tǒng)或者SCADA系統(tǒng)(電力監(jiān)控系統(tǒng))的一體化綜合系統(tǒng)6)所內(nèi)控制方式作為遠方遙控的備用控制手段，控制電路應為強電直接控制電路，遠方和當?shù)乜刂圃O操作切換閉鎖。

7)斷路器控制回路的監(jiān)視信號發(fā)往電調臺。

8)配電裝置裝設防止電氣誤操作的機械閉鎖裝置。

9)主所主變壓器有載分接開關調節(jié)、并聯(lián)電容器組投切、蓄電池充放電采用自動控制，有載分接開關調節(jié)、并聯(lián)電容器組投切還能夠由電調臺控制。

10)事故照明總開關裝在變電所入口處的內(nèi)側，由人工開啟，事故照明能夠維持1h。

11)繼電保護裝置應具有遠方復歸功能。

12)變電所的其他設計滿足相關規(guī)范和行業(yè)標準的要求。

五、與遠動系統(tǒng)或者SCADA系統(tǒng)(電力監(jiān)控系統(tǒng))的一體化綜合系統(tǒng)2.無人值班變電所建筑及其配套設施的設計1)變電所具有安全防盜的設計措施。

2)配電裝置室滿足設備布置及巡視、維護的要求。

3)在滿足設備溫度要求的情況下，適當放寬對室內(nèi)溫度的要求。

4)通風和報警設施符合GB50229—2006、DL/T5035—2004、DL5053—1996的要求。

五、與遠動系統(tǒng)或者SCADA系統(tǒng)(電力監(jiān)控系統(tǒng))的一體化綜合系統(tǒng)3.無人值班變電所的電氣設備

要實現(xiàn)變電所無人值班，必須有可靠的一、二次設備。電氣設備選用干式、無油、可靠性高、免維護或少維護的優(yōu)質產(chǎn)品。

1)變壓器采用干式變壓器，防火性能好。

2)35kV開關采用SF6成套柜，防火性能最佳。

3)直流柜采用中外合資企業(yè)產(chǎn)品或進口產(chǎn)品，可靠性高，維修量小。4)直流電源屏采用具有穩(wěn)壓、穩(wěn)流精度高，體積小、重量輕、效率高、輸出紋波及諧波失真小、監(jiān)控系統(tǒng)較完善、自動化程度高的高頻開關電源；蓄電池采用閥控式鉛酸免維護蓄電池。

五、與遠動系統(tǒng)或者SCADA系統(tǒng)(電力監(jiān)控系統(tǒng))的一體化綜合系統(tǒng)4.電力監(jiān)控和變電所綜合自動化系統(tǒng)的功能要求

(1)信息傳遞功能信息傳遞的途徑有兩種：一是變電所綜合自動化系統(tǒng)與控制中心主控系統(tǒng)間的信息傳遞；二是調度與檢修人員間電話聯(lián)系。

(2)無人值班變電所抗干擾性能無人值班變電所的微機保護和監(jiān)控系統(tǒng)的無故障運行受到來自兩方面的干擾，一是設備元器件的損壞，二是內(nèi)外界干擾引起的功能差錯。(3)視頻監(jiān)控和在線監(jiān)測所謂視頻監(jiān)控，就是為加強對無人值班方式下變電所的監(jiān)視，全線設一套安全視頻監(jiān)控系統(tǒng)，用于對變電所設備的運行狀況和環(huán)境進行監(jiān)視。

五、與遠動系統(tǒng)或者SCADA系統(tǒng)(電力監(jiān)控系統(tǒng))的一體化綜合系統(tǒng)5.無人值班變電所的運行管理

無人值班變電所必須建立一套行之有效的運行管理制度，并以此來規(guī)約與變電所運行相關的部門，建立無人值班變電所的正常巡視、維護、倒閘操作及事故處理等運行管理機制。

1)無人值班變電所設備的管理者是供電車間，供電車間變電所巡檢組必須確保一、二次設備處于良好的運行狀態(tài)，定期巡視的內(nèi)容除變電所一、二次設備外，還包括所內(nèi)自動化設備。

2)無人值班變電所的消防、保衛(wèi)工作，由無人值班變電所保衛(wèi)人員負責或由車站值班人員負責。五、與遠動系統(tǒng)或者SCADA系統(tǒng)(電力監(jiān)控系統(tǒng))的一體化綜合系統(tǒng)3)無人值班變電所發(fā)生事故時，調度員根據(jù)遠動信息判斷，對可遙控操作的開關進行操作，隔離故障點，盡快恢復供電，同時通知供電車間人員到現(xiàn)場處理。

4)供電車間的檢修、搶修人員在變電所作業(yè)時服從電調臺當值調度員指揮。

5)供電車間人員在變電所作業(yè)時接受電力調度員的操作命令，擔任操作及監(jiān)護人，發(fā)生事故時負責組織與指揮變電所的事故處理，對變電所自行管轄設備的操作發(fā)布操作命令，以及擔任工作許可人。

6)發(fā)生遠動信息中斷時，當值調度員應立即通知供電車間派人員到現(xiàn)場，并將無人值班變電所轉換為就地控制，由供電車間人員臨時值班運行，同時通知自動化車間派人協(xié)助處理。第九節(jié)鋼軌電位限制裝置

一、鋼軌對地電位升高的主要因素1.正常運行引起的電位異常

正常運行狀態(tài)下，供電區(qū)段內(nèi)列車運行時，鋼軌中流過牽引負荷電流，造成鋼軌對地電位的升高(正值或負值)。鋼軌對地電位的大小，主要與線路上機車的數(shù)量、負荷電流、牽引所間距、鋼軌對地間的過渡電阻等因素相關。

2.故障引起的電位異常

當發(fā)生以下故障時，引起鋼軌對地電位的陡升。

1)接觸網(wǎng)與鋼軌發(fā)生短接。

2)接觸網(wǎng)對架空地線(地)發(fā)生短路故障。

3)直流設備發(fā)生柜架泄漏故障。

4)牽引變電所整流變壓器二次側交流系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路。二、鋼軌電位限制裝置1.鋼軌電位限制裝置的動作特性

鋼軌電位限制裝置（ＯＶＰＤ）安裝在各個車站及停車場內(nèi)，監(jiān)測鋼軌與地之間的電壓。如果該電壓超過整定值，鋼軌電位限制裝置將動作，將鋼軌與地短接。同時，監(jiān)測流過鋼軌電位限制裝置中(鋼軌與地之間)的電流。當該電流低于整定值時，鋼軌電位限制裝置將自動復位，斷開鋼軌與地的連接，為下次動作做好準備。表5-4人體耐受電壓-時間特性標準二、鋼軌電位限制裝置2.裝置構成

鋼軌電位限制裝置（ＯＶＰＤ）主要有兩種類型:接觸器型和晶閘管接觸器組合型。3.工作狀況

在正常運行狀態(tài)下，鋼軌電位限制裝置的直流接觸器觸點是斷開的，晶閘管也處于不導通狀態(tài)。

1)第一級，電壓檢測數(shù)值大于90V，延時短接。

2)第二級，電壓檢測數(shù)值大于150V，無延時短接。

3)第三級，電壓檢測數(shù)值大于600V，報警。三、鋼軌電位限制裝置的幾個主要技術問題1)鋼軌電位限制裝置承受的最大短路電流。

2)鋼軌電位限制裝置晶閘管承受的時間。

3)當發(fā)生框架泄漏故障或接觸網(wǎng)與架空地線短路故障時，整個線路鋼軌(負極)與地電位差將發(fā)生陡升，引起其他牽引所的框架保護電壓元件的誤動，可能擴大事故范圍。

第十節(jié)框架泄漏保護

一、框架泄漏保護說明1)直流設備周圍的地面必須絕緣，而且要留有足夠的面積，以免人觸及設備外殼時發(fā)生電擊；

2)直流設備上的操作把手等必須絕緣安裝；

3)220V交流電源必須采用隔離變壓器與系統(tǒng)隔離。圖5-32低阻抗框架泄漏保護裝置二、框架泄漏保護原理圖5-33框架泄漏保護原理圖框架泄漏保護原理圖如圖5-33所示。低阻抗框架泄漏保護是專為直流設備配備的正極與外殼發(fā)生故障時的一種保護措施，其保護原理是當正極對外殼發(fā)生絕緣損壞時，快速切除故障，保證系統(tǒng)的安全運行。三、框架泄漏保護和鋼軌電位限制裝置的關系

在設置了鋼軌電位限制裝置后，框架泄漏保護的電壓元件與鋼軌電位限制裝置是并聯(lián)的關系，在鋼軌電位限制裝置動作后，電壓元件即被短接而不起作用；此外在接地網(wǎng)與負極間的排流二極管投入的情況下，電壓元件也被旁路而不起作用?？蚣苄孤┍Ｗo的電壓元件也不能取代鋼軌電位限制裝置，因為框架泄漏保護的電壓元件動作于跳閘，而鋼軌電位限制裝置只是短接鋼軌和接地網(wǎng)，不會中斷行車。第十一節(jié)雜散電流的監(jiān)測與防護

一、雜散電流的形成圖5-36地下雜散電流和電位

a)直流牽引地下雜散電流示意圖b)走行軌對大地電位分布圖c)地下金屬體對大地電位分布圖直流牽引供電系統(tǒng)在理想的狀況下，牽引電流由牽引變電所的正極出發(fā)，經(jīng)由接觸網(wǎng)、電動列車和回流軌(走行軌)返回牽引變電所的負極。但鋼軌與隧道或道床等結構鋼之間的絕緣電阻不是無限大，這樣勢必造成流經(jīng)牽引軌的牽引電流不能全部經(jīng)由鋼軌流回牽引變電所的負極，有一部分的牽引電流會泄漏到隧道或道床等結構鋼上，然后經(jīng)過結構鋼和大地流二、雜散電流的影響和危害1)若地下雜散電流流入電氣接地裝置，將引起過高的接地電位，使某些設備無法正常工作。

2)若鋼軌(走行軌)局部或整體對地的絕緣變差，則此鋼軌(走行軌)對大地的泄漏電流增大，地下雜散電流增大，這時有可能引起牽引變電所的框架保護動作。

3)對城市軌道隧道、道床或其他建筑物的結構鋼筋以及附近的金屬管線(如電纜、金屬管件等)造成電腐蝕。三、雜散電流腐蝕防護的原則和防護措施1)確保牽引回流系統(tǒng)的暢通，使牽引電流通過回流系統(tǒng)流回牽引變電所，從根本上減少雜散電流的產(chǎn)生。

2)為保護整體道床結構鋼筋不受雜散電流腐蝕及減少雜散電流擴散，可利用整體道床內(nèi)結構鋼筋的可靠電氣連接，建立主要的雜散電流收集網(wǎng)，收集由鋼軌泄漏出來的雜散電流，在陰極區(qū)經(jīng)鋼軌流回牽引變電所。

3)對于需設置浮動道床的區(qū)段，浮動道床內(nèi)的縱向鋼筋也應設置電氣連接，并和整體道床內(nèi)的雜散電流收集網(wǎng)電氣連接，使隧道內(nèi)所有的道床收集網(wǎng)鋼筋在電氣上連為一體。

城市軌道中雜散電流的腐蝕防護應遵循以下基本原則：一是治本為主，將城市軌道雜散電流減小至最低限度；二是采取措施限制雜散電流向軌道外部擴散；三是附近的地中金屬管線結構，應采取有效的防蝕措施。三、雜散電流腐蝕防護的原則和防護措施4)在條件允許的情況下，盡可