成都地铁1号线于2010年9月开始试运营，从2011年10月开始，地铁1号线世纪城站至金融城站钢轨电位限制装置动作较频繁，且世纪城站电压型框架保护越限告警，针对该故障现象，我们展开了一系列的专项检查，并做了简要分析。
一、影响钢轨电位的因素
影响钢轨电位的因素很多且较复杂，可通过钢轨电位简单数学模型来讨论分析。
假设l)走行轨的纵向电阻是均匀分布的;
2)轨道对地的过渡电阻和土壤电阻也是均匀分布的;
3)排流网结构电阻是均匀分布的;
4)馈电线路的阻抗忽略不计。
建立轨道一排流网一大地的电阻分布网络如图所示。
根据网络分布图建立数学模型，经基尔霍夫电压、电流定律推导得出钢轨上任一点 处电压方程如下，设变电所一端坐标 。
，其中，为轨道对埋地金属结构的过渡电阻，;设为埋地金属结构对地的过渡电阻，;为走行轨的电阻，;为埋地金属结构电阻，;为走行轨在处的电压，V;为走行轨在处的电流，A;为轨道泄漏的杂散电流，A;为测量点距变电所的距离，km;为机车距变电所的距离，km;为列车取流电流，A。方程中常数A、B与列车取流 有关。
通过模型分析计算，我们知道钢轨对地电压与列车取流、钢轨纵向电阻、轨地过渡电阻存在理论性的变化规律。
成都地铁1号线处于运行初期，牵引网电压较高、行车间隔大，根据牵引供电模拟计算可知，正常运行方式与非正常运行方式下钢轨电位均未达到90V。从动作情况可知，钢轨电位限制装置在2011年度中仅于10月30日后开始动作，且动作较频繁。因此，初步判断可能存在的原因有：设备本身故障;回流网电阻突增;牵引网正极对地或负极有泄露。针对以上情况，供电专业展开了专项检查和相应的处理。
二、检查处理措施
1、检查钢轨电位限制装置及框架保护功能是否正常。经核对保护整定值，发现框架保护及钢轨电位限制装置定值的时限配合上有一定的问题，再加电压继电器调节精度不高，实际报警延时与定值单误差较大，使得匹配问题更加突出。经重新计算修改，在未投入排流柜的情况下，将框架泄漏保护电压元件I段保护的整定值调整为100V，动作时间应比钢轨电位限制装置的动作时间整定值长500ms(相同的测量电压条件下)，调整为1500ms，将钢轨电位限制装置I段保护的整定值调整为90V，确保电压型框架保护与钢轨电位限制装置保护整定值相匹配。截止目前，框架保护无报警，设备运行正常。
2、对世纪城站至金融城站上、下行均回流电缆连接情况进行巡查，发现：海洋公园站上行进站M161-21处上下行钢轨之间均流电缆脱落一根;孵化园至海洋公园区间存车线M157-14，M158-10处道岔联接电缆分别脱落一根;其余均回流电缆与钢轨焊接处有不同程度的锈蚀。2012年1月10日夜间对这三处脱落的均回流电缆重新进行了放热焊联接处理。
3、对世纪城牵引所内整个直流系统进行绝缘测试，分别测试了整流器柜及负极柜对地绝缘电阻，直流母线对地绝缘电阻，框架绝缘，正负之间避雷器的绝缘电阻，直流泄露。试验结果和判定标准如下：
各项测试参数都在标准内，直流系统绝缘合格。接下来还对世纪城站上下行回流箱和负极柜内电缆连接处进行了紧固。
三、原因分析
统计2011年1月至2012年1月14日钢轨电位动作情况如下图， 金融城动作1次、孵化园动作10次、海洋公园动作29次、世纪城动作19次，第一次动作时间按先后排列为：海洋公园2011年10月30日、金融城2011年11月1日、世纪城12月6日、孵化园2011年12月30日。世纪城站在定值未修改前动作仅两次，相同时间段内海洋公园动作了十次，世纪城框架报警5次，综合考虑海洋公园动作次数最多，世纪城站与其接近，两站次数均远大于孵化园站次数。在检查处理前后一段时间内，我们统计了世纪城站至金融城钢轨电位最大值，数据分布如下图：
图中11日电位分布曲线是由电调下令使钢轨电位限制装置处于合位得出，再排除14日周末新春购物节客流量较大的影响，可以看出经过检查处理后，世纪城站钢轨电位最大值有轻微的下降，海洋公园站基本保持稳定，结合检查处理情况可知，变电所内回流设备运行良好，直流开关柜、整流机组及连接电缆无泄漏，不是造成钢轨电位升高的原因。
目前，列车运行情况，高峰时段：7:30—9:30,16:30—19:00;上线12列，间隔6分15秒。平峰时段：6:30—7:30,9:30—16:30，19:00—20:30;上线10列，间隔7分30秒。低峰时段：20:30—23:00;上线8列，间隔9分20秒。由统计数据可知，在低峰时段，海洋公园站动作共两次，孵化园动作一次，且动作日期不同，其余动作时间无规律。因此钢轨电位动作情况受到列车运行间隔的影响较小。
四、结论
钢轨电位限制装置动作较频繁及电压型框架保护越限告警的原因，与定值时限不匹配及少量均回流电缆脱落锈蚀有一定的联系。但结合现场排查并结合数学模型可知，最主要的原因应该是回流网电阻存在突增，直流牵引系统负回流回路电阻过大，当直流牵引负荷电流通过负回流回路回到牵引变电所时，负回流回路本身电压降增大，当回路中某处绝缘下降或存在接地点时，该点将视为零电位参考点，从而造成回路中绝缘良好处的钢轨电位电压抬高。所以在今后的运营维护中，应该全面检查轨行区回流网各组成部件，重点检查回流通路连接情况。
