城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)絕緣安裝的重要性

摘要：在我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時(shí)城市建設(shè)的規(guī)模也日益加大，在許多大城市中對(duì)交通軌道的建設(shè)和規(guī)劃已經(jīng)被提上了日程。在交通軌道的建設(shè)中直流牽引系統(tǒng)的安全性是保證城市軌道安全暢通運(yùn)行的基礎(chǔ)，在直流牽引系統(tǒng)的故障分析顯示故障是由于各種原因的短路形成的。因此，在牽引系統(tǒng)中安裝絕緣性的物質(zhì)已經(jīng)變的十分重要，對(duì)維護(hù)城市軌道的安全具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。本文通過對(duì)直流牽引系統(tǒng)進(jìn)行分析來了解絕緣系統(tǒng)安裝的重要性。

關(guān)鍵詞：城市軌道；直流牽引；絕緣安裝

1 引言

城市交通軌道中，列車的動(dòng)力之源就是直流牽引供電系統(tǒng)，而地鐵關(guān)注的重點(diǎn)問題也就是它的安全可靠性。在建設(shè)一個(gè)城市軌道時(shí)，我們應(yīng)該在確定了供電方案以后，對(duì)其系統(tǒng)的靈活性以及可靠性進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)。其中，必須也是應(yīng)該首先考慮的問題就是直流供電系統(tǒng)發(fā)生障礙以后的處理方案，能迅速的切斷故障點(diǎn)，同時(shí)能通過臨近的牽引變電所及時(shí)將交通軌道所需要的電量及時(shí)的進(jìn)行補(bǔ)給是非常重要的。框架保護(hù)的設(shè)置是針對(duì)交通軌道所可能出現(xiàn)問題的一種保護(hù)措施，這是一個(gè)難點(diǎn)也是一個(gè)重點(diǎn)，因?yàn)榭蚣苄孤侗Ｗo(hù)的問題對(duì)交通造成的影響十分的惡劣，也較為普遍，因此通過框架泄露保護(hù)的裝置如安裝絕緣物質(zhì)可以保證牽引供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行以及供電的安全，可以將故障發(fā)生的概率盡可能的減少，防止大規(guī)模的停電造成人們生活上的不便。在對(duì)直流牽引保護(hù)中要對(duì)保護(hù)配置以及各項(xiàng)配置中保護(hù)范圍等問題進(jìn)行針對(duì)性的探討和了解。安裝絕緣裝置是一件值得廣大設(shè)計(jì)師優(yōu)先考慮的問題。

2 直流牽引供電系統(tǒng)供電安裝的意義

當(dāng)今社會(huì)的軌道交通呈現(xiàn)出容量大以及載流密度大等一些特點(diǎn)，直流牽引供電系統(tǒng)的安裝主要是根絕城市軌道系統(tǒng)的這些特點(diǎn)決定的。而安裝直流供電系統(tǒng)可以提高我國城市化的進(jìn)程，使城市進(jìn)程發(fā)展越來越迅速。安裝牽引供電系統(tǒng)可以在不適宜采用高壓電的牽引系統(tǒng)等有限的的空間內(nèi)提高交通的運(yùn)輸效率；同樣可以減小牽引機(jī)動(dòng)車的體積以及提高運(yùn)量空間從而可以省去龐大的降壓變流調(diào)速設(shè)備，從而可以降低安裝設(shè)備的額外費(fèi)用。直流供電系統(tǒng)的安裝使用可以減少在交流供電系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)整流換向的問題，可以降低牽引供電系統(tǒng)的負(fù)載化。但是隨著機(jī)動(dòng)車負(fù)荷的增加，牽引系統(tǒng)電壓的約束會(huì)導(dǎo)致牽引電流的增加，因此如何降低電位的變化以及能量損失成為我們首要考慮的問題，也是在技術(shù)流中必須面對(duì)的難題。

3 交通軌道運(yùn)行電位變化的原因以及危害

3.1 交通軌道運(yùn)行電位變化的原因

在城市軌道的交通結(jié)構(gòu)中，在正常的運(yùn)行狀態(tài)下在列車運(yùn)行的過程中，由于鋼軌中會(huì)流過很多的牽引負(fù)荷電流，這樣容易造成鋼軌對(duì)地的電位變化隨著機(jī)車位置的移動(dòng)，由于長期時(shí)間的高速摩擦以及振動(dòng)等惡劣的工作環(huán)境，在機(jī)車運(yùn)行的環(huán)境中由于兩者的接觸不是很好，過熱和電弧將會(huì)發(fā)生，導(dǎo)致接觸導(dǎo)線的損失，引起機(jī)械方面故障性的幾率。其中電位的變化不單單是與機(jī)動(dòng)車的數(shù)量有關(guān)，而且負(fù)荷電流以及牽引所間距也是主要的問題，當(dāng)接觸網(wǎng)與鋼軌發(fā)生短路、架空地線發(fā)生短路故障以及直流設(shè)備發(fā)生泄露和牽引變電所在二次側(cè)交過程中發(fā)生的單相接地短路時(shí)都會(huì)使直流系統(tǒng)發(fā)生障礙，造成運(yùn)行電位的變化。

3.2交通軌道運(yùn)行電位變化的危害

一般情況下，在電位發(fā)生變化后會(huì)使相同供電系統(tǒng)中給的牽引變電所直流斷路器以及其他的供電所供電線路器跳閘，并且會(huì)關(guān)閉鎖合閘，這樣會(huì)造成大面積的牽引網(wǎng)停電，并且需要很長時(shí)間的故障恢復(fù)，這對(duì)城市軌道的影響非常嚴(yán)重，不但會(huì)造成機(jī)電設(shè)備的損壞，而且有可能造成人員的傷亡。當(dāng)直流設(shè)備發(fā)生泄露或者接觸網(wǎng)發(fā)生短路時(shí)，造成人身傷亡，整個(gè)線路鋼軌和大地之間的電位差會(huì)驟然上升，會(huì)引起其他牽引所的框架保護(hù)電壓元件的誤動(dòng)，可能會(huì)擴(kuò)大事故的發(fā)生范圍，所以在設(shè)備中一定要取消電壓元件的應(yīng)用，這樣才可以減少跳閘等類似事故的發(fā)生，使?fàn)恳到y(tǒng)穩(wěn)定順利的進(jìn)行。

4 施工中絕緣安裝存在的一些問題

目前，在城市交通軌道中隨加載的直流保護(hù)裝置，國內(nèi)的制造商已經(jīng)能夠有能力生產(chǎn)出廣泛使用的保護(hù)設(shè)備，但是仍然有一些問題是值得我們考慮的：

在同一車輛啟動(dòng)的同時(shí)另一輛車的啟動(dòng)也許會(huì)造成電流的上升或者定時(shí)限流保護(hù)的跳閘，這時(shí)安裝的絕緣設(shè)備已經(jīng)不能起到很好的作用，如何有效的進(jìn)行解決已經(jīng)成了廣大工程師需要考慮的問題；

在絕緣安裝的過程中，一般的安裝框架的保護(hù)針對(duì)的都是小電流，因?yàn)樗子诟兄菂s無法進(jìn)行像大電流短路那樣容易進(jìn)行定位容易造成選擇性差的特點(diǎn)，因此如何在安裝絕緣設(shè)備的情況下進(jìn)行準(zhǔn)確尋找故障發(fā)生的位置還需要進(jìn)一步的探索。

在小電流故障抑或遠(yuǎn)端故障中，可以通過保護(hù)饋線進(jìn)行消除危害；但是大電弧卻無法進(jìn)行有效的動(dòng)作保護(hù)，這就需要在絕緣安裝的過程中進(jìn)行電弧的研究，能夠正確的被絕緣裝置所識(shí)別。

5 絕緣安裝的重要性以及安裝方法

5.1 絕緣安裝的理論知識(shí)

直流供電系統(tǒng)中特有的保護(hù)裝置就是絕緣安裝，在一般城市軌道的建設(shè)中很多的都是雜散電流，所以不接地系統(tǒng)是直流供電系統(tǒng)的首選設(shè)計(jì)。

直流牽引系統(tǒng)負(fù)極不接地安裝方式

如果接地的設(shè)備外殼連接正極，而且這某個(gè)時(shí)間供電系統(tǒng)發(fā)生了短路現(xiàn)象，恰恰鋼軌與車身外殼為負(fù)極，那么乘客的人身安全就會(huì)受到嚴(yán)重的威脅。之所以在建造過程中安裝絕緣保護(hù)就是為了防止事故的產(chǎn)生，實(shí)時(shí)的進(jìn)行對(duì)絕緣性的監(jiān)測(cè)可以通過框架結(jié)構(gòu)來進(jìn)行。安裝絕緣裝置可以在短路的情況下，對(duì)直流電進(jìn)行跳閘。直流牽引系統(tǒng)中某一個(gè)電極接地不會(huì)多人以及設(shè)備造成任何危害，但是如果兩個(gè)電極同時(shí)接地后，那么直流設(shè)備的損失會(huì)很大，嚴(yán)重的會(huì)造成設(shè)備的損壞或者影響直流用電設(shè)備的正常工作。因此必須進(jìn)行絕緣安裝，這樣才能在保證車體安全運(yùn)行的情況下使設(shè)備和人不會(huì)受到任何的威脅。目前由于鋼軌電位的升高和多種因素有關(guān)，除了與供電回流系統(tǒng)以及負(fù)回流的暢通性有關(guān)以外還和軌道絕緣泄露電阻密切相關(guān)，安裝絕緣裝置的好處是一旦電位升高到整定值，鋼軌的電位就會(huì)發(fā)生動(dòng)作。能夠迅速的調(diào)整好鋼軌電位裝置和其他保護(hù)的配合關(guān)系，這樣可以減少危害的發(fā)生，確保供電人員能根據(jù)發(fā)生的問題制定出搶修預(yù)案，通過應(yīng)急處理程序及時(shí)的恢復(fù)供電，確保軌道交通的正常運(yùn)行。鑒于在城市交通線路中地鐵是最為常見的交通樞紐，又因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)的特殊性，為了防止電位差造成的安全隱患，必須采用絕緣性的安裝。目前的鐵路工程設(shè)備安裝時(shí)，地下設(shè)備房間很復(fù)雜并且潮濕，在潮濕環(huán)境下如何采取有效的方法來解決絕緣值不達(dá)標(biāo)的問題已經(jīng)成為了很關(guān)鍵的問題，比如抽濕機(jī)的除濕、吹風(fēng)機(jī)的干燥等等都可以。另外，在地鐵的建設(shè)過程以及運(yùn)行中，會(huì)產(chǎn)生很多的塵土以及金屬性質(zhì)的微小顆粒，這會(huì)影響絕緣電流。如果這些物質(zhì)附著到絕緣板或者開關(guān)的縫隙上，而且隨著時(shí)間的增長這些絕緣板也會(huì)逐漸老化，影響安全性能。在找平焊接設(shè)備基礎(chǔ)槽鋼完成以后，打磨各個(gè)焊點(diǎn)以及防腐處理基礎(chǔ)支撐的物質(zhì)，在加刷一層封閉漆。這樣才能夠?qū)⒔^緣效果達(dá)到更好的效果。5.2 絕緣安裝的流程以及操作的要點(diǎn)

絕緣安裝的工藝流程圖