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摘要：城市轨道交通列车，是以电力为能源的电动车组，列车在运行过程中不断地从接触网上获取电能，一个安全可靠的供电系统，是保证轨道交通安全运营的首要条件。框架保护动作跳闸，是目前危害行车安全最大的供电事故，框架保一旦动作，及时、正确恢复供电的速度将直接决定列车中断运行的时间。因此，全面、正确认识框架保护在地铁供电系统中的应用，对于迅速处理故障，恢复行车，对地铁的平安运营来说显得特别重要。
关键词：地铁直流供电系统;框架保护;故障处置
1直流牵引系统框架保护原理
地铁直流牵引系统框架保护分为电流型保护和电压型保护，为了防止直流牵引供电设备内部绝缘降低时造成人身危险及设备损坏，每个牵引降压变电所内设置了一套直流系统框架泄漏保护装置，该保护包含反映直流泄漏电流的过电流保护还有反映接触电压的过电压保护。
变电所内直流牵引系统设备（包括直流开关柜、负极回流柜、整流器柜）的外壳不直接接地，对地有一定的电阻;所有设备的外壳通过电缆接在一起（简称为框架）经过一个分流器再接到大地。当框架对地有泄漏时，电流经过分流器流向大地，这个电流产生一个电压，通过电流变换器转换成电压信号输入到保护装置内进行判断，如达到保护装置的整定值则保护输出动作使断路器跳闸，从而保证人身与设备的安全。
同样，框架与负极（钢轨）间的电压信号，经过电压变换器转换成一个低电压信号输入保护装置，输入的电压信号经过保护装置内的程序判断，并与事先贮存的反时限延时曲线比较;当保护单元检测到输入的电压比较高，对应的框架与负极（钢轨）之间电压的已经达到或超过整定值时，输出信号使断路器跳闸。
2框架保护动作原因分析
框架保护是直流牵引供电系统最致命的故障，发生电流型框架保护后故障牵引变电所直流开关对应供电区域内上、下行线的四个供电臂全部停电，对地铁的正常运营服务造成严重影响。
目前，引起框架保护动作的原因主要有以下：
（1）人为误操作;（2）负极柜内的故障引起框架保护动作;（3）整流器压敏电阻击穿对柜体短路放电;（4）直流开关一次回路对框架短路;（5）排流柜内螺栓掉下引起短路导致框架保护启动;（6）直流开关正极母排与框架短路;（7）整流器柜内电压互感器故障引起框架对地泄露;（8）所外发生金属性短路故障。
3框架保护各种故障原因分析
（1）对于人为误操作的原因分析：随着地铁事业在各城市的兴起，员工流动性大成为广州地铁人才的一大损失，新生血液的注入未能及时填补各岗位的需要，虽然对新人的培训能及时进行，但是仍有部分新员工对设备不熟悉、开关特性及原理也不太了解、岗位工作经验不足等，成为误操作的主要原因。造成误操作的次要原因是：部分老员工受岗位晋升空间的影响从而对工作产生厌倦、掉以轻心或当班期间精神不集中。
（2）对于负极柜内故障引起框架保护动作的原因分析：因PLC控制模块逻辑判断出错触发框架保护动作信号使开关跳闸，或负极柜内框架电流变送器故障或电压变送器故障均会导致开关跳闸。
（3）对于整流器压敏电阻击穿对柜体短路放电的原因分析：压敏电阻安装位置与整流器柜门间隙过小，在进行33kV负荷切换时因操作过电压引起整流器压敏电阻击穿，形成尖端放电导致出现框架泄漏使开关跳闸。
（4）对于直流开关一次回路对框架短路的原因分析：如图3所示：“小动物入侵”和“金属异物入侵”之类的外部故障有可能引起小车本体对框架放电拉弧。对于“内部故障”可能原因进行分析，分合闸线圈固定螺栓与小车下部铜排引弧杆空间空气被电离导致绝缘下降击穿的可能性存在，或者其他一次回路与框架空气距离较短处空气被电离导致绝缘下降击穿的可能性都存在。过压导致绝缘击穿的可能性也存在。對于“其他故障”，断路器分断失败也可能导致拉弧。
（5）对于排流柜内螺栓掉下引起短路导致框架保护启动的原因分析：电磁干扰以及二次保护电源不稳定引起的外部故障;也可能存在负极柜框架保护功能不正常，例如：电流型框架定值错误，电流、电压变送器故障，框架保护模块故障等;直流1500V牵引设备故障，例如：直流柜进线、馈线开关故障，整流器柜故障，负极柜故障等。
（6）对于直流开关正极母排与框架短路的原因分析：因施工遗留，前期变电所在进行电缆敷设时没有及时对孔洞进行封堵。在开通运营后，由于小动物（如老鼠等）直接进入直流开关柜内使直流正极母排对框架短路，引起框架保动作。
（7）对于整流器柜电压互感器故障，引起框架对地泄露的原因分析：在进行周期性试验时，将电压互感器一次侧端子线拆除且没用绝缘胶布包扎好，作业结束后作业组人员忘记将端子线恢复，送电时因振动引起电压互感器一次侧故障放电引起开关跳闸。
（8）对于所外发生金属性短路故障的原因分析：正线或地面车辆接触轨（网）设备直接短路引起跳闸，如接触轨（网）断裂接地短路、机车受电弓取流故障对接地扁铝短路放电、隧道内其它金属性异物入侵使接触轨发生金属性接地。
4预防框架保护的措施
（1）加强对人员的培训，并完善岗位定员制度，拓展员工晋升空间。
（2）对全线负极柜进行排查，对故障元件进行更换、试验。
（3）对全线整流器柜内带电的、容易形成放电的尖端部分进行绝缘处理。结合以往检修情况及设备故障处理的经验，对于整流器直流侧压敏电阻每两年更换一次，并由相应的技术管理人员牵头研究缩短整流器设备试验周期的可行性。
（4）对全线变电所内的孔洞进行排查，封堵;并安排人员检查电缆层是否有老鼠痕迹，安排进行灭鼠。
（5）对全线排流柜进行排查，对故障元件进行更换、试验。重新核查设计图纸，排流柜确实为绝缘安装，并作为负极柜框架保护对象，由专业技术人员作专题研究能否取消排流柜绝缘安装模式，取消柜内框架母排。同时，加强各级技术管理人员对负回流系统重视及技术水平，进一步研究解决目前负回流系统存在的各项问题，建立完善的检修、检查制度。
（6）及时对有裂纹的接触轨进行更换，并校验拉出值和导高。组织接触网专业人员在每天第一趟车出车时跟车登乘线路，检查设备。
5结语
综上所述，框架泄漏保护的设置，是地铁直流牵引供电系统一个重点和难点，因此，对于各类故障，要详细分析导致框架的原因，采取相对应的措施预防止同类原因导致框架保护的再次发生。
参考文献
[1]赵明.框架泄漏保护装置的应用与分析[J].电气化铁道，2020（3）.
[2]田胜利.地铁直流1500V开关柜框架泄漏保护探讨[J].电力系统自动化，2018（10）.
[3]臧正宝，许利民.城市轨道交通工程主变电所的资源共享探讨[J].价值工程，2018（12）.
关键词：地铁直流供电系统;框架保护;故障处置
1直流牵引系统框架保护原理
地铁直流牵引系统框架保护分为电流型保护和电压型保护，为了防止直流牵引供电设备内部绝缘降低时造成人身危险及设备损坏，每个牵引降压变电所内设置了一套直流系统框架泄漏保护装置，该保护包含反映直流泄漏电流的过电流保护还有反映接触电压的过电压保护。
变电所内直流牵引系统设备（包括直流开关柜、负极回流柜、整流器柜）的外壳不直接接地，对地有一定的电阻;所有设备的外壳通过电缆接在一起（简称为框架）经过一个分流器再接到大地。当框架对地有泄漏时，电流经过分流器流向大地，这个电流产生一个电压，通过电流变换器转换成电压信号输入到保护装置内进行判断，如达到保护装置的整定值则保护输出动作使断路器跳闸，从而保证人身与设备的安全。
同样，框架与负极（钢轨）间的电压信号，经过电压变换器转换成一个低电压信号输入保护装置，输入的电压信号经过保护装置内的程序判断，并与事先贮存的反时限延时曲线比较;当保护单元检测到输入的电压比较高，对应的框架与负极（钢轨）之间电压的已经达到或超过整定值时，输出信号使断路器跳闸。
2框架保护动作原因分析
框架保护是直流牵引供电系统最致命的故障，发生电流型框架保护后故障牵引变电所直流开关对应供电区域内上、下行线的四个供电臂全部停电，对地铁的正常运营服务造成严重影响。
目前，引起框架保护动作的原因主要有以下：
（1）人为误操作;（2）负极柜内的故障引起框架保护动作;（3）整流器压敏电阻击穿对柜体短路放电;（4）直流开关一次回路对框架短路;（5）排流柜内螺栓掉下引起短路导致框架保护启动;（6）直流开关正极母排与框架短路;（7）整流器柜内电压互感器故障引起框架对地泄露;（8）所外发生金属性短路故障。
3框架保护各种故障原因分析
（1）对于人为误操作的原因分析：随着地铁事业在各城市的兴起，员工流动性大成为广州地铁人才的一大损失，新生血液的注入未能及时填补各岗位的需要，虽然对新人的培训能及时进行，但是仍有部分新员工对设备不熟悉、开关特性及原理也不太了解、岗位工作经验不足等，成为误操作的主要原因。造成误操作的次要原因是：部分老员工受岗位晋升空间的影响从而对工作产生厌倦、掉以轻心或当班期间精神不集中。
（2）对于负极柜内故障引起框架保护动作的原因分析：因PLC控制模块逻辑判断出错触发框架保护动作信号使开关跳闸，或负极柜内框架电流变送器故障或电压变送器故障均会导致开关跳闸。
（3）对于整流器压敏电阻击穿对柜体短路放电的原因分析：压敏电阻安装位置与整流器柜门间隙过小，在进行33kV负荷切换时因操作过电压引起整流器压敏电阻击穿，形成尖端放电导致出现框架泄漏使开关跳闸。
（4）对于直流开关一次回路对框架短路的原因分析：如图3所示：“小动物入侵”和“金属异物入侵”之类的外部故障有可能引起小车本体对框架放电拉弧。对于“内部故障”可能原因进行分析，分合闸线圈固定螺栓与小车下部铜排引弧杆空间空气被电离导致绝缘下降击穿的可能性存在，或者其他一次回路与框架空气距离较短处空气被电离导致绝缘下降击穿的可能性都存在。过压导致绝缘击穿的可能性也存在。對于“其他故障”，断路器分断失败也可能导致拉弧。
（5）对于排流柜内螺栓掉下引起短路导致框架保护启动的原因分析：电磁干扰以及二次保护电源不稳定引起的外部故障;也可能存在负极柜框架保护功能不正常，例如：电流型框架定值错误，电流、电压变送器故障，框架保护模块故障等;直流1500V牵引设备故障，例如：直流柜进线、馈线开关故障，整流器柜故障，负极柜故障等。
（6）对于直流开关正极母排与框架短路的原因分析：因施工遗留，前期变电所在进行电缆敷设时没有及时对孔洞进行封堵。在开通运营后，由于小动物（如老鼠等）直接进入直流开关柜内使直流正极母排对框架短路，引起框架保动作。
（7）对于整流器柜电压互感器故障，引起框架对地泄露的原因分析：在进行周期性试验时，将电压互感器一次侧端子线拆除且没用绝缘胶布包扎好，作业结束后作业组人员忘记将端子线恢复，送电时因振动引起电压互感器一次侧故障放电引起开关跳闸。
（8）对于所外发生金属性短路故障的原因分析：正线或地面车辆接触轨（网）设备直接短路引起跳闸，如接触轨（网）断裂接地短路、机车受电弓取流故障对接地扁铝短路放电、隧道内其它金属性异物入侵使接触轨发生金属性接地。
4预防框架保护的措施
（1）加强对人员的培训，并完善岗位定员制度，拓展员工晋升空间。
（2）对全线负极柜进行排查，对故障元件进行更换、试验。
（3）对全线整流器柜内带电的、容易形成放电的尖端部分进行绝缘处理。结合以往检修情况及设备故障处理的经验，对于整流器直流侧压敏电阻每两年更换一次，并由相应的技术管理人员牵头研究缩短整流器设备试验周期的可行性。
（4）对全线变电所内的孔洞进行排查，封堵;并安排人员检查电缆层是否有老鼠痕迹，安排进行灭鼠。
（5）对全线排流柜进行排查，对故障元件进行更换、试验。重新核查设计图纸，排流柜确实为绝缘安装，并作为负极柜框架保护对象，由专业技术人员作专题研究能否取消排流柜绝缘安装模式，取消柜内框架母排。同时，加强各级技术管理人员对负回流系统重视及技术水平，进一步研究解决目前负回流系统存在的各项问题，建立完善的检修、检查制度。
（6）及时对有裂纹的接触轨进行更换，并校验拉出值和导高。组织接触网专业人员在每天第一趟车出车时跟车登乘线路，检查设备。
5结语
综上所述，框架泄漏保护的设置，是地铁直流牵引供电系统一个重点和难点，因此，对于各类故障，要详细分析导致框架的原因，采取相对应的措施预防止同类原因导致框架保护的再次发生。
参考文献
[1]赵明.框架泄漏保护装置的应用与分析[J].电气化铁道，2020（3）.
[2]田胜利.地铁直流1500V开关柜框架泄漏保护探讨[J].电力系统自动化，2018（10）.
[3]臧正宝，许利民.城市轨道交通工程主变电所的资源共享探讨[J].价值工程，2018（12）.