[实用新型]一种智能限压型排流柜

说明书

本实用新型公开了一种智能限压型排流柜，包括两个排流二极管支路、接地二极管支路和限压支路；智能限压型排流柜兼具自动排流与钢轨电位限制的功能，当检测到杂散电流泄漏超标时，排流支路自动投入并且可以根据泄漏电流的大小自动调节排流，防止杂散电流扩散造成不良影响。限压支路采用电力电子变流及微机控制技术，在排流的同时能够限制钢轨电位异常升高，当钢轨电位降低时又能够及时关断限压限流功能，限制钢轨电位的同时降低杂散电流的泄漏，有效提高地铁杂散电流防护效果。

技术领域

本实用新型涉及城市轨道交通回流技术领域，具体为一种智能限压型排流柜。

背景技术

在城市轨道交通直流供电系统中，为了有效的利用现有设备节约成本，除了少数个别线路采用第四轨方案外，大多数城市采用走行轨作为回流通路。由于钢轨与大地之间并非是完全绝缘的，导致原本通过走行轨的部分电流泄漏到了大地之中，再经埋地金属、管道、电缆等流回牵引变电所，这部分泄漏到大地中去的电流被称为杂散电流，其大量泄漏会严重腐蚀埋地金属、管道、电缆等设备，同时引起轨电位异常升高威胁到乘客和电气设备的安全。

目前我国运营线路中普遍存在着轨电位异常升高、钢轨电位限制装置频繁动作、杂散电流泄漏增多等问题。对埋地金属、结构钢精、电缆等电气设备造成严重腐蚀。因此，在变电所负极柜与排流网之间需要加装一套可以将排流网收集到的杂散电流引入负极柜的电气装置，既排流柜。

目前大多数城市轨道交通采用的是智能排流柜，当轨电位异常升高时，钢轨电位限制装置动作合闸使得大量电流流入大地（杂散电流可高达800A），导致智能排流柜进行排流操作，排流电流增大又使得轨电位升高，最后使得钢轨电位限制装置频繁动作以至于长期闭锁。为解决这个问题，可以在钢轨电位限制装置动作的时候屏蔽智能排流柜，降低钢轨电位优先保证乘客人员的安全。

排流柜是目前城市轨道交通回流系统的重要组成部分，也是杂散电流腐蚀防护系统中的重要设备，其安全稳定的运行对杂散电流的治理有着重要的作用，是城市轨道交通排流减少杂散电流泄漏的主要措施。排流柜通常设置在各车站牵引变电所、停车场和车辆段内，电气连接于排流网与负极柜之间，与排流网配合使收集到的杂散电流流回至牵引变电所的负极减少杂散电流向地铁沿线外泄漏，降低杂散电流引起的危害。

目前大多数地铁使用的是智能自动排流柜，其主要利用二极管的正向导通反向截止的特性，实现杂散电流的极性排流。当杂散电流泄漏过多时，排流柜启动，通过二极管的导通特性强制疏导电流进入变电所负极柜，降低杂散电流的危害。其原理图如图1所示。

泄漏的杂散电流是否引起结构钢筋的腐蚀，以杂散电流引起结构钢筋的极化电位偏移值来确定。标准CJJT49-2020《地铁杂散电流腐蚀防护技术标准》4.1.4中规定，钢筋混凝土结构极化电位正向偏移平均值应小于0.5V。当监测到极化电位正向偏移平均值超过0.5V时，排流柜中排流回路二极管导通，流入其路径的杂散电流返回到牵引变电所直流负母排。当监测的极化电位正向偏移平均值低于0.5V时，排流回路二极管关闭。目前的排流柜主要包括以下部分：排流支路，主要由二极管和可限流电阻单元组成；监测部分和保护部分。

如图2所示，R、C并联构成阻容吸收电路，用于分闸时的火花抑制。二极管用于防止逆向排流，熔断器用于在出现短路等故障时保护排流柜电路免受损害。R2用于限制自动排流柜排流的瞬间引起电流过大，以保护IGBT。通过监测SC和SV这两个传感器的数据，以及IGBT通断的占空比就可以计算自动排流柜的实际排流数值。当IGBT关断时，R1、R2串入排流回路，排流回路电流较小；当IGBT开通时，R1被短路，回路电流较大。

随着排流柜的广泛运用，其在杂散电流的治理中起到了重要的作用。在排流柜排流的过程中，减少了杂散电流的扩散，但钢轨电位却随之升高，导致钢轨电位限制装置（OVPD）合闸甚至长期闭锁，进一步的引起杂散电流的泄漏，严重腐蚀埋地金属管线、钢筋结构及隧道相关电气设备与建筑，对地铁运行安全造成危害。