上海地鐵作為城市軌道交通發展最早的城市之一,其牽引供電系統采用DC1500V系統向接觸網供電。在地鐵運行線路中,發生了很多由于鋼軌電位升高,直流框架保護動作,從而導致大面積停電的事故,因此,深刻分析引起框架保護動作原因,調整好框架保護和車站斷路器裝置動作配合關系顯得尤為重要。1直流系統框架保護的作用為保護直流設備的安全,及時切除直流設備內的各種短路故障,直流系統設置了直流框架保護,一旦發生直流開關帶電設備對直流柜柜體發生泄漏或絕緣損壞,框架保護動作,使有關直流開關跳閘斷電,有效切斷故障,從而保護設備安全。2直流框架保護分類及原理直流框架保護按動作類型分為電流型和電壓型2種。2.1框架保護原理電流型框架保護主要檢測設備外殼對地的電流。電壓型框架保護檢測的是設備外殼對直流設備負極之間的電壓,由于小電阻可以忽略不計;設備外殼可認為直接接地,鋼軌是和直流設備負母排相連的,所以電壓型檢測的電壓相當于鋼軌和地之間的電壓。2.2框架保護動作特性(1)直流系統正常運行時,設備絕緣良好,電流型框架保護電流回路電流為零,裝置不動作。(2)當直流設備絕緣發生變化,設備對柜體外殼放電或短路時,電流回路電流達到整定值(約大于80A),電流型框架保護動作,向交直流開關發出跳閘命令,該所6個直流柜和2個35kV整流變壓柜同時跳閘,并聯跳相鄰2個牽引變電所向本區段雙邊供電的饋線開關,共12個開關柜跳閘。(3)由于在城市軌道交通牽引供電直流系統中,直流設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,減少雜散電流對鋼軌、鋼筋等金屬體的電化學腐蝕,鋼軌對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的電流回路的電阻是不確定的,當電阻很大時,可能會造成電流回路檢測值達不到動作值的要求,從而設備發生絕緣下降而電流型框架保護沒動作的情況,而電壓型框架保護就是為了彌補該缺陷,當電壓型框架保護裝置檢測到設備外殼對負極電壓大于95V時發出報警信號,大于150V時向交直流開關發出跳閘命令,聯跳本所和相鄰2個牽引變電所的12個開關柜。3車站斷路器3.1車站斷路器保護原理車站斷路器一端接鋼軌,一端接變電所接地網,檢測鋼軌和地之間的電壓。通過等電位連接,使人處于等電位狀態,降低觸電危險。為了降低車體與地之間的接觸電壓和跨步電壓,上海地鐵一般在車站設有車站斷路器,當鋼軌城市軌道交通電氣對地電位超標時,可將鋼軌與變電所接地母排連接在一起來達到抑制鋼軌電位的目的。3.2車站斷路器的動作特性當供電分區沒有車輛行駛時,牽引直流系統運行正常情況下,鋼軌對地電位為零;當供電分區有車輛行駛或接觸網發生短路故障時,由于鋼軌對地泄漏電阻的存在,鋼軌電位快速升高,危及在鋼軌上行走人員的安全。當鋼軌電位達到一定值時,車站斷路器迅速動作,將鋼軌與接地網短接,從而降低了鋼軌電位,保護了在鋼軌上行走人員的安全。目前上海地鐵車站斷路器由晶閘管和接觸器等元件組成,屬當今最新技術。當鋼軌電位大于90V時車站斷路器延時800ms動作,使鋼軌與地相連,降低鋼軌電位,在連續動作3次后鋼軌電位仍然高于整定值,合閘后不再斷開;當鋼軌電位大于120V時車站斷路器在100ms之內合閘;當鋼軌電位大于240V時車站斷路器晶閘管無延時永久導通,抑制鋼軌對地電位,向接觸器發出閉鎖命令。