罗源

摘要：文章针对静调电源柜检修作业时，静调电源柜内部刀闸输入极与DC1500V隔离开关相连部分电路在检修作业时无接地保护的问题，进行简要原因分析，并提出相应的整改方法，整改方法取得了良好效果。

关键词：静调电源柜;DC1500V;隔离开关;接地保护

1现状与问题

静调电源柜是可以为地铁列车提供 DC1500V电源通断控制，满足地铁列车静调、运用、双周检、季检、临修、定修的静态调试电气设备及列车空调等的维修调试作业需求，对辅助供电系统提供DC1500V静调、检测和检修电源的专用配套设备，且具有监测、检测、保护功能。静调试验电源通过电源插头与车辆车间电源插座相联接，实现降弓状态下对辅助逆变器的供电。

为了保证静调电源柜的功能正常，确保电客车的计划修顺利进行，就需对静调电源柜进行维护、检修。福州地铁的静调电源柜检修分为季检和年检。设备禁止在DC1500V电源未断开的情况下进行检修，检修前需要断电、验电并挂接地线。整个流程主要分为三大步，第一步，断电人员根据隔离开关断电操作票的流程断开静调电源柜的1500V高压电;第二步，对静调电源柜输入极进行验电，验明无高压电;第三步，挂接地线，需佩戴绝缘手套和绝缘鞋，在断开的 DC1500V主回路上用短接棒将柜内刀闸合向接地极做好接地保护，防止设备在检修时DC1500V电突然送电造成人身伤害。

在检修的过程中发现静调电源柜的接地保护存在缺陷，柜内输入极未与接地保护链接，存在检修状态下隔离开关误送电时，输入极就会产生1500V高压电，检修人员误触高压电，造成触电死亡的风险。

图1中刀闸合向保护极，这就是静调电源柜检修状态下的接地保护，但是输入极是未与保护极相连接的，造成输入极未接地保护，检修时存在安全隐患，这就是静调电源柜接地保护的问题。

2原因分析

2.1 刀闸固有特性

福州地铁1号线的所有静调电源柜，柜内主刀闸都采用三工位开关刀闸，是由于静调电源柜主回路厂家出厂设计时的刀闸是三工位开关。三工位开关是整合了隔离开关和接地开关两者的功能，并由一把刀来完成，这样就可以实现机械闭锁，防止主回路带电合地刀，因为一把刀只能在一个位置，不同与传统的隔离开关，主刀是主刀，地刀是地刀，两把刀之间就可能出现误操作。而三工位隔离开关用的是一把刀，一把刀的工作位置在某一时刻是唯一的，主闸合闸位置与接地位置只能二选一。传统的GIS中，隔离开关和接地开关是两个功能单元，使用电气联锁进行控制，最新设计就是使用三工位隔离开关，避免了误操作的可能性。正是因为三工位开关的固有特性，使得在检修时，刀闸只能在接地位置，而输入极缺少接地保护，检修时存在安全隐患。

2.2 现场主回路线路限制

福州地铁1号线静调电源柜的输入极电压由库内的接触网通过隔离开关供给，隔离开关与静调电源柜输入极之间通过高压绝缘电缆连接。正是因为高压电缆是绝缘的，导致无法实现柜外输入极接地保护，只能在柜内进行接地保护。

图2中U1为隔离开关所在位置，给静调电源柜提供DC1500V直流电，QS1是柜内三工位开关刀闸，隔离开关U1与刀闸QS1之间的线路100是高压绝缘电缆。为了保证库内作业和库内人员的安全，输入电缆必须是绝缘电缆，所以静调电源柜厂家只能采用柜内接地保护的方案，最终导致静调电源柜接地保护存在缺陷的问题。

3整改方案

静调电源柜接地保护存在安全隐患的问题，就必须整改，以保障检修人员的人身安全。根据国家的相关规定和行业的规章制度，DC1500V直流电设备检修时必需采用DC1500V接地线进行接地保护，所以静调电源柜的接地保护问题，将采用挂接DC1500V接地线来解决。静调电源柜接地线将采用的型号规格为JDX-DC-1500V，其技术参数为材质是环氧树脂，铜;适用电压为DC1500V;铜线截面积70平方毫米;长度3节5米。但根据现场的实际接地测试发现，接地线操作杆子太长，柜内空间狭窄，地线输入端无法掛接，经过现场分析总结，形成两套整改方案。

3.1 方案一：采用螺丝固定法

（1）拆除DC1500V接地线的操作杆。

（2）在静调电源柜输入极背面增加一块厚度适中、大小适合的铜排作为连挂点。

（3）将铜排连挂点开孔，大小与接地线的孔一样大。

（4）把铜排安装在静调电源柜的输入极背面处。

（5）匹配固定螺丝和安装工具。

螺丝固定法就是输入极的悬挂通过螺丝来固定接地线，取消原来的杆子端悬挂，DC1500V接地线的接地端用接地卡钳通过钢轨接地，输入端通过螺丝与输入极的铜排链接固定，从而完成接地线的悬挂。

3.2 方案二：接地卡钳法

（1）拆除DC1500V接地线的操作杆。

（2）接地线的输入端再安装一个接地卡钳，制作成双头接地卡钳的接地线。

（3）在静调电源柜输入极增加一块厚度适中、大小适合的铜排作为连挂点，增加卡钳的接触面积。

（4）将铜排制作成直角铜排，和卡钳接触的那一面做成与地面水平。

（5）将铜排安装在静调电源柜的输入极背面处。

接地卡钳法就是输入极的悬挂通过接地卡钳来固定接地线，取消原来的杆子端悬挂，DC1500V接地线的接地端还是用接地卡钳通过钢轨接地，输入端通过卡钳钳卡输入极新增的铜排来链接固定，从而完成接地线的悬挂。

4方案可行性分析

4.1 方案一可行性分析

螺丝固定法，只在静调电源柜输入极的背面增加了链接铜排，对静调电源柜内部的各零部件、线路、电器元件无互相干涉，不影响静调电源柜的原有功能。静调电源柜检修前检修负责人先到车场生产调度请静调电源柜DC1500V高压隔离开关断电作业点，按照隔离开关断电操作票的流程进行断电，隔离开关上锁，悬挂禁止合闸牌，柜内输入极验电等操作，断电完成后再到生产调度销点。只有静调电源柜高压断电完成后，才能请检修作业的点，然后检修人员按照接地线的操作流程对静调电源柜进行接地保护。具体流程是检修人员对静调电源柜进行检修作业前，需穿戴上防护的绝缘手套和绝缘鞋，先安装接地线的接地端，通过接地卡钳钳卡钢轨完成接地端安装，接地线输入端使用工具将接地线与静调电源柜DC1500V的输入极通过螺丝拧紧，完成静调电源柜输入极接地线的安装，最终完成静调电源柜检修时接地线的安装。螺丝固定法对整个断送电流程、接地线安装流程都无影响，满足方案一的可行性。图4-1为螺丝固定法现场接线图。

4.2 方案二可行性分析

接地卡钳法，从接地线两端连接方式不同出发，从设计可行性、可靠性方面进行分析，同时向车间专业工程师咨询相关信息后，考虑将接地线的输入端改造成接地卡钳，从而制作出一套做成双头都是接地卡钳的接地线。同时，为保证接地卡钳在安装到静调电源柜内部时不发生干涉，并且增加接地线安装的牢固性，将静调电源柜与接地线连接处的铜排改造成具有折角的铜排，使得柜内输入极与接地线分别安装在折角铜排的两个垂直面上。该方案在不改变静调电源柜结构设计与接地原理的基础上，对接地线进行了改造，具有一定的可行性和可靠性。在静调电源柜隔离开关断开上锁、悬挂禁止合闸牌，柜内高压验明无电且设置二次防护锁的安全情况下，检修人员能穿戴绝缘手套、绝缘鞋无工器具的情况下，能够安全方便地将接地卡钳安装在静调电源柜输入极的折角铜排处，完成接地线安装。接地卡钳法接地线安装后，与静调电源柜内部的各部零件、线路、电器元件无互相干涉，不影响静调电源柜的原有功能。图4-2为接地卡钳法现场接线图。

4.3 方案经济性分析

方案一螺丝固定法需要DC1500V直流接地线，厚度、大小适合的铜排，方案二接地卡钳法也需要DC1500V直流接地线，厚度、大小适合的铜排，但比方案一多了一个接地卡钳，经与相应专业物资采购部门沟通，和网上查询，发现一个接地卡钳只需200元左右。所以从经济性方面分析方案一与方案二相差不大。

4.4 方案安全性分析

螺丝固定法，在現场实际接地线安装这一过程中，发现螺丝固定法存在缺点，由于作业人员穿戴绝缘手套且连接地线的螺丝比较小，使得作业人员安装输入端接地线时非常困难，同时使用工具拧紧螺丝时，还存在着螺丝掉入关键元器件内部造成设备短路或设备损坏等风险，螺丝、铜排等尖锐物件刺破绝缘手套导致作业人员触电等安全隐患。此外，螺丝固定法在静调电源柜设备的教学培训过程中，静调电源柜需进行断电、验电、安装接地线等操作步骤，而接地线安装困难将占用过多的培训时间，使得培训新员工学习静调电源柜的原理及检修、操作流程的时间被缩减，从而降低培训的效果。

接地卡钳法在实际的接地测试中，发现刚好弥补了螺丝固定法的缺点。实现在无工器具的情况下只穿绝缘手套、绝缘鞋就能完成接地线的安装，从而方便进行设备检修和培训，缩短接地线安装的时间。实现静调电源柜接地线的安装安全简单便捷，提高了接地线安装的效率，同时降低了接地线安装时可能造成设备短路、损坏的风险。

总结

经过现场测试分析，并综合考虑整改方案的可行性、经济性和安全性，决定采用方案二接地卡钳法对本次静调电源柜接地线接地保护的问题进行整改。整改后至今，静调电源柜在检修状态下接地线的使用情况都很好，整改效果良好。

参考文献：

[1] GB7251-1 低压成套开关设备和控制设备：型式试验和部分型式试验.

[2] GB/T21413.1-2008 铁路应用 机车车辆电气设备 第 1 部分：一般使用条件和通用规则.

[3] GB/T21413.2-2008 铁路应用 机车车辆电气设备 第 2 部分：电工器件通用规则.

[4] GBT 25091-高压直流隔离开关和接地开关.

[5] DL/T 879-2004 带电作业用便携式接地和接地短路装置.