城市轨道交通（单轨）接地漏电保护故障定位探析

梁焜 姚永高

摘  要：中国各大城市纷纷加大了城市轨道交通的建设力度。其选用的轨道交通形式也多种多样。以重庆为例，结合重庆路窄、弯多、坡陡等地理特点，在国内首次引入了日本的跨座式单轨轨道交通。由于跨座式单轨轨道为钢筋水泥、列车为橡胶轮胎，这就对乘客安全提出了新的要求。该文将以重庆轨道交通二、三号线多年的运营经验为基础，分析跨座式单轨在接地漏电保护方面面临的问题，并阐述提高接地漏电保护故障定位，迅速排除故障恢复运营的措施。

关键词：城市轨道交通（单轨）;接地漏电保护;故障定位应用分析

中图分类号：TE54          文献标志码：A

1 现有的跨座式单轨接地漏电保护方式及原理

单轨列车车体为金属导电体，如果列车高压供电回路中发生直流正极接地或线缆绝缘不良，则列车车体即为高压带电体;当列车车体带电进站时，列车车体与车站站台之间存在电位差，此时乘车人员上下列车时会产生跨步电压，有产生人员触电身亡的可能，危及乘车人员的人身安全。为保证乘车人员的人身安全，在轻轨列车车体上设置GR接地保护;同时在供电系统变电所设置64D接地漏电保护。

1.1 单轨列车GR接地漏电保护

单轨列车为防止其内部高压回路漏电或其他原因导致车体带电，特在车辆外壳与高压回路负极端装设接地继电器（电压继电器），通过检测对应电压情况，当达到100 V保护定值瞬间切断列车供电，从而保证乘客上下列车时的安全。

1.2 供电系统64D接地漏电保护

供电系统在全线所有牵引变电所负极母线与大地之间设置一套64D接地漏电保护装置，通过实时监测对应的电压情况，当达到200 V保护定值延时30 ms断开本所所有正极馈线断路器并联跳相邻变电所对应正极馈线断路器。

2 现有的跨座式单轨接地漏电保护面临的问题

2.1 列车GR接地漏电保护面临的问题

由于列车GR接地漏电保护采用电压型继电器作为保护元器件，当某一辆列车出现漏电故障时，会导致全线进站列车都发出GR故障告警，此时无法准确区分故障车辆与非故障车辆。现有的方法只能要求全部告警列车降弓，然后逐个列车升弓，从而确定故障列车。此方式将严重影响故障处理时间从而影响列车的正常运营。

2.2 供电系统64D接地漏电保护装置面临的问题

由于城市轨道交通供电系统变电所为并列运行方式，当线路上出现正极接地故障时，全线变电所64D接地漏电保护都会检测到并跳闸，导致全线牵引供电中断。

由于引起64D保护动作的故障原因很多，加之無故障定位的手段，导致故障时需花费大量的人力物力及时间进行排查。根据14年运营所遇的接地漏电保护动作故障案例分析：全线或部分区段64D接地漏电保护动作后，影响运营时间都在30 min～60 min;其中三号线发生的一处由于上网电缆受损造成高阻接地，引发间歇性全线64D接地漏电保护动作，此故障总共花费近48小时，多部门投入大量的人力物力进行全系统的人工排查，严重影响了正常运营组织。

3 提高跨座式单轨接地漏电保护故障定位的措施

现有跨座式单轨接地漏电保护问题在于如何快速精确故障定位，结合现有设备设施现状制定相应的措施。

3.1 列车GR接地漏电保护改进措施

通过对多年若干起列车GR接地漏电保护事件分析：GR接地漏电保护动作分为区间运行列车GR保护和站内列车GR保护，其中站内列车GR保护发生数量达97%，而且其影响范围也是最大。至于区间运行列车GR保护多为该列车单车故障。因此重点是如何解决站内列车GR保护的故障定位。

站内和区间的重要区别在于为了保证乘客安全，在轨道上装设了车体接地板，当车辆进站时列车上的车体接地装置与车体接地板连接并接地，确保乘客上下列车时的安全。因此改进措施分别为：1）在车体接地板接地回路中串联单向导通装置;2）车体接地板需与轨道绝缘安装。具体功能见表1。

当故障列车发生接地故障时，故障车会发出GR告警，同时对应的车站单向导通装置将车体接地，确保了乘客安全并发出告警，而其他车站列车由于对应车站导通装置的隔离，不会误报GR告警，从而达到了故障列车的精准定位。

3.2 供电系统64D接地漏电保护装置故障定位改进措施

供电系统64D接地漏电保护要对十几公里上的接地故障进行精确定位这是非常困难的，但定位在一个区段却是可行的，这里就要引入区段式接地漏电保护。

在变电所正极馈线开关和负极隔离开关处分别加装电流测量元件，对馈线正负极电流进行测量，根据基尔霍夫电流定律：所有进入某节点的电流的总和等于所有离开这节点的电流的总和。理论上正常运行时SA+所测电流与SA-所测电流相同;若SA+利用该定律即可设置区段式接地漏电保护，当SA+所测电流与SA-所测电流差值大于整定值时，保护动作于故障区段相应断路器跳闸，从而实现区段接地漏电保护的故障定位。

根据区段式接地漏电保护原理，需将现有的64D接地漏电保护中的电压型接地继电器改为电流型接地继电器;并对其二次保护回路进行相应改造，从而实现当线路上出现正极接地故障时，区段式接地漏电保护区段故障定位功能。

当线路上发生正极接地故障并达到保护定值，接地漏电保护会启动并延时跳闸;在延时期间，根据微机实时监测各馈线正负极电流差值锁定故障区段并断开其对应的断路器，切除故障;如在延时期间接地故障未有效切除，接地漏电保护动作断开本所所有正极馈线断路器并联跳临所对应正极馈线开关。

为实现区段式接地漏电保护选择性，采用反时限跳闸曲线，利用故障电流越大，跳闸时间越短，故障电流越小，跳闸时间越长来实现保护的分级控制。越靠近故障点的断路器其提供故障电流越大，正负极之间测量电流差越大，故障跳闸时其最先动作;越远离故障点的断路器其提供故障电流越小，正负极之间测量电流差越小，故障跳闸时其最后动作;通过这种时间差的配合达到保护功能的选择性。

4 结语

该文通过对实际运营中出现的各种接地漏电事故事件进行分析，以问题为导向，从现有的各种接地漏电保护的原理入手，制定对应的改进方案，在保障乘客人身安全的前提下，迅速定位故障列车和区段，确保线路的正常运营。

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