[发明专利]轨道交通供电系统负地限位保护装置

说明书

本发明公开了一种轨道交通供电系统负地限位保护装置，属于轨道供电技术领域。本发明包括：负地限压模块，包括并联的第一接触器和晶闸管模块，当负极回流轨与大地之间的电位差超出指定的电压值时，晶闸管模块和第一接触器导通；负地电压电流检测模块，用于检测负极回流轨与大地之间的电流和/或电压并上传至智能控制模块；智能控制模块，用于接收负地电压电流检测模块检测的电压，在第一接触器闭合后控制晶闸管截止控制模块将晶闸管模块立即关断；晶闸管截止控制模块，用于在晶闸管模块正向导通后，立即关断晶闸管模块。本发明能降低因晶闸管连续导通而增加的杂散电流，延长晶闸管使用寿命；使小的框架泄漏电流排流到负极，避免杂散电流流入地下。

技术领域

本发明属于轨道供电技术领域，具体涉及一种轨道交通供电系统负地限位保护装置。

背景技术

接触器是钢轨电位限制装置实现人员和设备保护功能的重要元器件，安装在负极回流轨(下文称钢轨)与大地之间，其功能是当钢轨对地的电压超过或等于设定值时，将钢轨与大地快速短接，确保轨道的“零”电位。

传统的钢轨电位限制装置包括晶闸管、直流接触器、电压测量元件、PLC逻辑控制模块，电压测量元件和电流测量元件用于检测钢轨与大地之间的电压，并上传至控制器显示。直流接触器与晶闸管相互配合实现限位功能。当检测电压大于指定阈值时，利用直流接触器和晶闸管模块，将钢轨与大地短接，以降低钢轨电位，从而保护人身安全。直流接触器比晶闸管价格低廉且更容易实现逻辑控制，因此，当钢轨对地电压较低时(如钢轨对地电压达到一段指定阈值、二段指定阈值时)发生的保护动作，是由直流接触器和PLC控制器配合，降低钢轨对地电压，避免了不必要的短路，保证地铁正常运行；而当钢轨对地电压大于600V左右时，直流接触器由于机械结构的限制无法实现快速短接，需要与直流接触器并联的晶闸管利用自身特性快速短接，以抵消直流接触器的机械延时，同时直流接触器被激活，实现负地短接泄压功能，此时晶闸管立刻被旁路，晶闸管上压差逐渐消失，直到接近于“零”时，晶闸管关断。

采用传统的控制方式进行钢轨电位限制时，直流接触器闭合导通并闭锁，晶闸管被旁路，直到负地电位归“零”，晶闸管才截止，此时才可复位直流接触器；否则晶闸管连续导通，将会增加杂散电流。这种方式存在以下问题：

1，为了保证泄压归零，也为了避免反复出现电压过高使得晶闸管导通对晶闸管造成的冲击，只能设计成直流接触器闭合后锁定(即闭锁)的状态，此时，需手动按复位按钮将接触器复位，从而丧失了远程控制功能。

2，若晶闸管在旁路过程中不能立刻关断，会增加导通时间，严重损害晶闸管寿命，且随着晶闸管的持续使用，会出现直流接触器接通使负地电压归零后，晶闸管继续导通的现象，增加杂散电流。

另一方面，由于受地理安装条件限制，用于牵引回流的钢轨不可能做到全绝缘安装，且沿线路方向有其一定的回路电阻，随着列车负荷电流的增加，牵引电流将有一部分泄漏于大地，另外牵引变电所内的直流设备正极对设备外壳及接触网对架空地线的短路，也将造成杂散电流泄漏于大地；杂散电流会对土建结构钢筋、钢轨及其他地下金属管线产生腐蚀，直接威胁直流供电系统合设备安全。

为了供电设备免遭破坏及框架泄漏电流造成的杂散电流腐蚀，直流开关设备设置有直流框架保护装置。直流保框架护装置主要由电流测量元件、电压测量元件组成。电流测量元件的一端接设备外壳，另一端接地，用于检测外壳与地之间流过的故障电流。电压测量元件的一端接设备负极，另一端接设备外壳，用于测量设备外壳与直流设备负极之间的电压。当任意一个直流设备正极对外壳短路时，接地电流通过电流测量元件流入地网，再通过钢轨与地之间的过渡电阻回到钢轨。当接地电流达到指定阈值时，框架保护装置的电流元件执行保护动作；同时电压测量元件检测设备负极与设备外壳间的电压值，当该电压大于指定阈值时，电压元件在指定的时间内动作，使相应的交直流侧断路器跳闸，以切除故障。