淺談靜調(diào)電源柜接地保護問題分析及整改方法

羅源

摘要：文章針對靜調(diào)電源柜檢修作業(yè)時，靜調(diào)電源柜內(nèi)部刀閘輸入極與DC1500V隔離開關相連部分電路在檢修作業(yè)時無接地保護的問題，進行簡要原因分析，并提出相應的整改方法，整改方法取得了良好效果。

關鍵詞：靜調(diào)電源柜;DC1500V;隔離開關;接地保護

1現(xiàn)狀與問題

靜調(diào)電源柜是可以為地鐵列車提供 DC1500V電源通斷控制，滿足地鐵列車靜調(diào)、運用、雙周檢、季檢、臨修、定修的靜態(tài)調(diào)試電氣設備及列車空調(diào)等的維修調(diào)試作業(yè)需求，對輔助供電系統(tǒng)提供DC1500V靜調(diào)、檢測和檢修電源的專用配套設備，且具有監(jiān)測、檢測、保護功能。靜調(diào)試驗電源通過電源插頭與車輛車間電源插座相聯(lián)接，實現(xiàn)降弓狀態(tài)下對輔助逆變器的供電。

為了保證靜調(diào)電源柜的功能正常，確保電客車的計劃修順利進行，就需對靜調(diào)電源柜進行維護、檢修。福州地鐵的靜調(diào)電源柜檢修分為季檢和年檢。設備禁止在DC1500V電源未斷開的情況下進行檢修，檢修前需要斷電、驗電并掛接地線。整個流程主要分為三大步，第一步，斷電人員根據(jù)隔離開關斷電操作票的流程斷開靜調(diào)電源柜的1500V高壓電;第二步，對靜調(diào)電源柜輸入極進行驗電，驗明無高壓電;第三步，掛接地線，需佩戴絕緣手套和絕緣鞋，在斷開的 DC1500V主回路上用短接棒將柜內(nèi)刀閘合向接地極做好接地保護，防止設備在檢修時DC1500V電突然送電造成人身傷害。

在檢修的過程中發(fā)現(xiàn)靜調(diào)電源柜的接地保護存在缺陷，柜內(nèi)輸入極未與接地保護鏈接，存在檢修狀態(tài)下隔離開關誤送電時，輸入極就會產(chǎn)生1500V高壓電，檢修人員誤觸高壓電，造成觸電死亡的風險。

圖1中刀閘合向保護極，這就是靜調(diào)電源柜檢修狀態(tài)下的接地保護，但是輸入極是未與保護極相連接的，造成輸入極未接地保護，檢修時存在安全隱患，這就是靜調(diào)電源柜接地保護的問題。

2原因分析

2.1 刀閘固有特性

福州地鐵1號線的所有靜調(diào)電源柜，柜內(nèi)主刀閘都采用三工位開關刀閘，是由于靜調(diào)電源柜主回路廠家出廠設計時的刀閘是三工位開關。三工位開關是整合了隔離開關和接地開關兩者的功能，并由一把刀來完成，這樣就可以實現(xiàn)機械閉鎖，防止主回路帶電合地刀，因為一把刀只能在一個位置，不同與傳統(tǒng)的隔離開關，主刀是主刀，地刀是地刀，兩把刀之間就可能出現(xiàn)誤操作。而三工位隔離開關用的是一把刀，一把刀的工作位置在某一時刻是唯一的，主閘合閘位置與接地位置只能二選一。傳統(tǒng)的GIS中，隔離開關和接地開關是兩個功能單元，使用電氣聯(lián)鎖進行控制，最新設計就是使用三工位隔離開關，避免了誤操作的可能性。正是因為三工位開關的固有特性，使得在檢修時，刀閘只能在接地位置，而輸入極缺少接地保護，檢修時存在安全隱患。

2.2 現(xiàn)場主回路線路限制

福州地鐵1號線靜調(diào)電源柜的輸入極電壓由庫內(nèi)的接觸網(wǎng)通過隔離開關供給，隔離開關與靜調(diào)電源柜輸入極之間通過高壓絕緣電纜連接。正是因為高壓電纜是絕緣的，導致無法實現(xiàn)柜外輸入極接地保護，只能在柜內(nèi)進行接地保護。

圖2中U1為隔離開關所在位置，給靜調(diào)電源柜提供DC1500V直流電，QS1是柜內(nèi)三工位開關刀閘，隔離開關U1與刀閘QS1之間的線路100是高壓絕緣電纜。為了保證庫內(nèi)作業(yè)和庫內(nèi)人員的安全，輸入電纜必須是絕緣電纜，所以靜調(diào)電源柜廠家只能采用柜內(nèi)接地保護的方案，最終導致靜調(diào)電源柜接地保護存在缺陷的問題。

3整改方案

靜調(diào)電源柜接地保護存在安全隱患的問題，就必須整改，以保障檢修人員的人身安全。根據(jù)國家的相關規(guī)定和行業(yè)的規(guī)章制度，DC1500V直流電設備檢修時必需采用DC1500V接地線進行接地保護，所以靜調(diào)電源柜的接地保護問題，將采用掛接DC1500V接地線來解決。靜調(diào)電源柜接地線將采用的型號規(guī)格為JDX-DC-1500V，其技術參數(shù)為材質(zhì)是環(huán)氧樹脂，銅;適用電壓為DC1500V;銅線截面積70平方毫米;長度3節(jié)5米。但根據(jù)現(xiàn)場的實際接地測試發(fā)現(xiàn)，接地線操作桿子太長，柜內(nèi)空間狹窄，地線輸入端無法掛接，經(jīng)過現(xiàn)場分析總結(jié)，形成兩套整改方案。

3.1 方案一：采用螺絲固定法

（1）拆除DC1500V接地線的操作桿。

（2）在靜調(diào)電源柜輸入極背面增加一塊厚度適中、大小適合的銅排作為連掛點。

（3）將銅排連掛點開孔，大小與接地線的孔一樣大。

（4）把銅排安裝在靜調(diào)電源柜的輸入極背面處。

（5）匹配固定螺絲和安裝工具。

螺絲固定法就是輸入極的懸掛通過螺絲來固定接地線，取消原來的桿子端懸掛，DC1500V接地線的接地端用接地卡鉗通過鋼軌接地，輸入端通過螺絲與輸入極的銅排鏈接固定，從而完成接地線的懸掛。

3.2 方案二：接地卡鉗法

（1）拆除DC1500V接地線的操作桿。

（2）接地線的輸入端再安裝一個接地卡鉗，制作成雙頭接地卡鉗的接地線。

（3）在靜調(diào)電源柜輸入極增加一塊厚度適中、大小適合的銅排作為連掛點，增加卡鉗的接觸面積。

（4）將銅排制作成直角銅排，和卡鉗接觸的那一面做成與地面水平。

（5）將銅排安裝在靜調(diào)電源柜的輸入極背面處。

接地卡鉗法就是輸入極的懸掛通過接地卡鉗來固定接地線，取消原來的桿子端懸掛，DC1500V接地線的接地端還是用接地卡鉗通過鋼軌接地，輸入端通過卡鉗鉗卡輸入極新增的銅排來鏈接固定，從而完成接地線的懸掛。

4方案可行性分析

4.1 方案一可行性分析

螺絲固定法，只在靜調(diào)電源柜輸入極的背面增加了鏈接銅排，對靜調(diào)電源柜內(nèi)部的各零部件、線路、電器元件無互相干涉，不影響靜調(diào)電源柜的原有功能。靜調(diào)電源柜檢修前檢修負責人先到車場生產(chǎn)調(diào)度請靜調(diào)電源柜DC1500V高壓隔離開關斷電作業(yè)點，按照隔離開關斷電操作票的流程進行斷電，隔離開關上鎖，懸掛禁止合閘牌，柜內(nèi)輸入極驗電等操作，斷電完成后再到生產(chǎn)調(diào)度銷點。只有靜調(diào)電源柜高壓斷電完成后，才能請檢修作業(yè)的點，然后檢修人員按照接地線的操作流程對靜調(diào)電源柜進行接地保護。具體流程是檢修人員對靜調(diào)電源柜進行檢修作業(yè)前，需穿戴上防護的絕緣手套和絕緣鞋，先安裝接地線的接地端，通過接地卡鉗鉗卡鋼軌完成接地端安裝，接地線輸入端使用工具將接地線與靜調(diào)電源柜DC1500V的輸入極通過螺絲擰緊，完成靜調(diào)電源柜輸入極接地線的安裝，最終完成靜調(diào)電源柜檢修時接地線的安裝。螺絲固定法對整個斷送電流程、接地線安裝流程都無影響，滿足方案一的可行性。圖4-1為螺絲固定法現(xiàn)場接線圖。

4.2 方案二可行性分析

接地卡鉗法，從接地線兩端連接方式不同出發(fā)，從設計可行性、可靠性方面進行分析，同時向車間專業(yè)工程師咨詢相關信息后，考慮將接地線的輸入端改造成接地卡鉗，從而制作出一套做成雙頭都是接地卡鉗的接地線。同時，為保證接地卡鉗在安裝到靜調(diào)電源柜內(nèi)部時不發(fā)生干涉，并且增加接地線安裝的牢固性，將靜調(diào)電源柜與接地線連接處的銅排改造成具有折角的銅排，使得柜內(nèi)輸入極與接地線分別安裝在折角銅排的兩個垂直面上。該方案在不改變靜調(diào)電源柜結(jié)構(gòu)設計與接地原理的基礎上，對接地線進行了改造，具有一定的可行性和可靠性。在靜調(diào)電源柜隔離開關斷開上鎖、懸掛禁止合閘牌，柜內(nèi)高壓驗明無電且設置二次防護鎖的安全情況下，檢修人員能穿戴絕緣手套、絕緣鞋無工器具的情況下，能夠安全方便地將接地卡鉗安裝在靜調(diào)電源柜輸入極的折角銅排處，完成接地線安裝。接地卡鉗法接地線安裝后，與靜調(diào)電源柜內(nèi)部的各部零件、線路、電器元件無互相干涉，不影響靜調(diào)電源柜的原有功能。圖4-2為接地卡鉗法現(xiàn)場接線圖。

4.3 方案經(jīng)濟性分析

方案一螺絲固定法需要DC1500V直流接地線，厚度、大小適合的銅排，方案二接地卡鉗法也需要DC1500V直流接地線，厚度、大小適合的銅排，但比方案一多了一個接地卡鉗，經(jīng)與相應專業(yè)物資采購部門溝通，和網(wǎng)上查詢，發(fā)現(xiàn)一個接地卡鉗只需200元左右。所以從經(jīng)濟性方面分析方案一與方案二相差不大。

4.4 方案安全性分析

螺絲固定法，在現(xiàn)場實際接地線安裝這一過程中，發(fā)現(xiàn)螺絲固定法存在缺點，由于作業(yè)人員穿戴絕緣手套且連接地線的螺絲比較小，使得作業(yè)人員安裝輸入端接地線時非常困難，同時使用工具擰緊螺絲時，還存在著螺絲掉入關鍵元器件內(nèi)部造成設備短路或設備損壞等風險，螺絲、銅排等尖銳物件刺破絕緣手套導致作業(yè)人員觸電等安全隱患。此外，螺絲固定法在靜調(diào)電源柜設備的教學培訓過程中，靜調(diào)電源柜需進行斷電、驗電、安裝接地線等操作步驟，而接地線安裝困難將占用過多的培訓時間，使得培訓新員工學習靜調(diào)電源柜的原理及檢修、操作流程的時間被縮減，從而降低培訓的效果。

接地卡鉗法在實際的接地測試中，發(fā)現(xiàn)剛好彌補了螺絲固定法的缺點。實現(xiàn)在無工器具的情況下只穿絕緣手套、絕緣鞋就能完成接地線的安裝，從而方便進行設備檢修和培訓，縮短接地線安裝的時間。實現(xiàn)靜調(diào)電源柜接地線的安裝安全簡單便捷，提高了接地線安裝的效率，同時降低了接地線安裝時可能造成設備短路、損壞的風險。

總結(jié)

經(jīng)過現(xiàn)場測試分析，并綜合考慮整改方案的可行性、經(jīng)濟性和安全性，決定采用方案二接地卡鉗法對本次靜調(diào)電源柜接地線接地保護的問題進行整改。整改后至今，靜調(diào)電源柜在檢修狀態(tài)下接地線的使用情況都很好，整改效果良好。

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