城市軌道交通直流牽引回流系統(tǒng)防護(hù)技術(shù)

陳敏東

（南昌軌道交通集團(tuán)有限公司運營分公司 江西省南昌市 330000）

城市軌道交通直流牽引回流系統(tǒng)防護(hù)技術(shù)

陳敏東

（南昌軌道交通集團(tuán)有限公司運營分公司 江西省南昌市 330000）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)都得到了前所未有的進(jìn)步。我國的城市化進(jìn)程正在不斷加快，然而城市內(nèi)部交通問題依然是其發(fā)展瓶頸，為了解決這個問題，大中城市傾向于選擇有軌交通，因為這種交通有很多優(yōu)點如：運量大、耗費的能源小、快速便捷、準(zhǔn)時等。據(jù)有關(guān)單位統(tǒng)計，世界上運行的有軌交通長達(dá)7000km，在北京、上海等地興建的該交通干線多大16條。電氣化軌道的基本環(huán)節(jié)是電力牽引系統(tǒng)，按照模式分可分為直流模式和交流模式，由于直流串勵電機有很大優(yōu)勢，故多采用直流模式，直流牽引回路是否安全可靠直接影響著城市的發(fā)展，從此可以看出研究直流牽引回路防護(hù)系統(tǒng)十分必要。本文首先介紹了目前直流牽引回路防護(hù)存在的問題，然后介紹了其組成部分，最后結(jié)合實際案例分析了絕緣監(jiān)測定位研技術(shù)。希望本文的工作能為從事相關(guān)工作的人員提供一定的指導(dǎo)和幫助。

城市軌道交通；直流牽引回路；電氣化軌道

引言

回流系統(tǒng)是直流牽引系統(tǒng)十分重要的部分，其應(yīng)用研究一直受國內(nèi)外專家的重視，各種研究如牽引供電的方式、回流模式、接地模式等不斷發(fā)展變化，早在1990年我國就已經(jīng)開始研究該系統(tǒng)，但是受限于國力的不足，只有天津、上海等大城市建立了幾條運行線路，其他地方均為進(jìn)行詳細(xì)研究。現(xiàn)階段，城市化發(fā)展的不斷加快促使人們轉(zhuǎn)向該系統(tǒng)的研究，經(jīng)過將近20年的努力，獲得了許多寶貴的成果。研究方向通常集中在以下幾點：①回路系統(tǒng)模型的建立；②回路系統(tǒng)參數(shù)及防護(hù)；③鋼軌電位上限。其中回流系統(tǒng)的防護(hù)非常復(fù)雜，需要綜合多方面知識來進(jìn)行分析。

1 目前存在的問題

1.1 雜散電流危害突出

軌道交通設(shè)計時對雜散電流有明確的限制，當(dāng)列車啟動的時候流入大地的雜散電流值常常超過預(yù)設(shè)值，這種問題還沒有得到很好的解決。以北京某地鐵為例，當(dāng)?shù)罔F啟動后利用有關(guān)設(shè)備測得雜散電流為135A，這嚴(yán)重超出了設(shè)計時的限額，經(jīng)過大量的實例研究發(fā)現(xiàn)雜散電流對周圍鋪設(shè)的管線有較大影響，它能加速金屬的衰老速度。前幾年，香港就發(fā)生了燃煤泄露重大安全事故，經(jīng)過專家現(xiàn)場分析發(fā)現(xiàn)就是由于地鐵雜散電流過大，對煤氣管線產(chǎn)生了影響，加速了其老化、腐蝕速度。當(dāng)然外國如美國、日本、德國等也出現(xiàn)過這類問題，只是沒有那么嚴(yán)重。另外，雜散電流還會造成通信系統(tǒng)癱瘓、電力系統(tǒng)保護(hù)裝置誤動作等，據(jù)不完全統(tǒng)計僅去年一年我國雜散電流防護(hù)費用就高達(dá)8億人民幣。

1.2 排流控制策略不明確

陽極區(qū)是雜散電流影響金屬壽命的關(guān)鍵點，經(jīng)常采取的對策是將城市軌道周圍建筑的鋼筋連接在一起組成收集雜散電流的網(wǎng)絡(luò)，然后與負(fù)載母線連接，經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)雜散電流容易走負(fù)載較小的通路，可以采用排流方法，已達(dá)到減少電流腐蝕的作用。極性排流法是指用二極管組成排流支路，將電流收集至負(fù)極端，采用的排流設(shè)備為排流柜，一般情況下排流柜的一端與直流母線相連接，另外一端與雜散電流引出端子相連。現(xiàn)階段，我國的有軌交通建設(shè)階段考慮了許多排流措施，這些措施包含：雜散電流收集、排流設(shè)備等，但是考慮到電位升高可能會對行人產(chǎn)生一定的影響，因此國內(nèi)的大部分排流設(shè)備都沒有真正投入運行。

1.3 測試方法單一

城市軌道交通每公里的電阻值對回流系統(tǒng)非常重要，過渡電阻值對分析線路是否正常有很大幫助，然而現(xiàn)階段的測量標(biāo)準(zhǔn)只有IEC62128-2，這種測量標(biāo)準(zhǔn)在4km路段的檢測非常靈敏，一旦超過該有效距離就需要設(shè)立單獨的直流電源，且該方法比較復(fù)雜需要同時測定10個地點的數(shù)據(jù)，并需要多人同時操作，這樣的要求使得測量的數(shù)據(jù)誤差特別大，有的甚至超出了限度。對部分范圍內(nèi)的電阻測量產(chǎn)生了不利影響，不能對絕緣損壞地點進(jìn)行準(zhǔn)確定位，導(dǎo)致無法快速的補救，最終使整條軌道交通出現(xiàn)問題。

2 直流牽引回流系統(tǒng)組成

2.1 直流牽引供電系統(tǒng)

直流牽引供電系統(tǒng)通常是由城市電網(wǎng)進(jìn)行供電，其供電電源的獲得有以下幾種：①從城市的高壓電網(wǎng)中經(jīng)過降壓變壓器轉(zhuǎn)化為低壓電路，然后給牽引回路供電。②分布式供電模式，即由城市低壓網(wǎng)絡(luò)牽引變電所直接供電。③混合式供電，這種方式綜合了分散式和集中式的優(yōu)點，將二者共同用于直流牽引回路系統(tǒng)。負(fù)荷消耗電能時間有時比較集中，分散供電方法會占用較多資源，很難滿足需求，通常情況下回采用集中式供電。圖1為集中式供電系統(tǒng)電路圖。

圖1

2.2 牽引供電回流系統(tǒng)

牽引供電回路由三種形式：架空接觸網(wǎng)饋線、接觸網(wǎng)饋線、負(fù)極回流線，城市軌道牽引的核心是供電系統(tǒng)，在交通的兩旁由變電所和高壓線路，圖2是典型的牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

圖2

3 防護(hù)系統(tǒng)設(shè)置的主要標(biāo)準(zhǔn)和原則

3.1 直流牽引回路系統(tǒng)防護(hù)技術(shù)

城市軌道直流牽引回路系統(tǒng)的防護(hù)需要用到多種設(shè)備，為了充分發(fā)揮防護(hù)能力需要對各設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格要求。①講解排流柜：采用智能排流柜，該設(shè)備可采用室內(nèi)安裝方法，在牽引變電所室內(nèi)有利于系統(tǒng)防護(hù)等級的提升，另外系統(tǒng)電壓最好采用1500V左右的直流，設(shè)計的排流容量為每路100A。智能排流控制裝置可以合理控制排流大小和回路個數(shù)，當(dāng)排流的最大電流值大于限定值時，排流控制裝置會采取一系列措施切斷回路，值得一提的是通過一些測量裝置可以將這些信息傳送至監(jiān)控單位，監(jiān)控單位就可以推測出排流柜的工作狀況，以此來保證對直流牽引回路的防護(hù)。②講解單向?qū)ㄑb置，在該裝置的內(nèi)部裝設(shè)二極管支路，并裝消弧線圈和隔離開關(guān)。特殊情況下，直接連接回流各支路，在車輛停運時該單向?qū)ㄔO(shè)備周圍的電位會升高，為了達(dá)到很好的防護(hù)效果，這時候消弧線圈就起到了降低軌道電位，確保回流系統(tǒng)安全，并確保了回路周圍人員的生命安全。

3.2 防護(hù)系統(tǒng)原則及標(biāo)準(zhǔn)

牽引回路系統(tǒng)的防護(hù)應(yīng)該遵循以預(yù)防和加強監(jiān)測為主要方法，以回路中雜散電流的防護(hù)為例，可以從以下幾方面入手：按照1992年頒布的地鐵設(shè)計規(guī)范和2005年產(chǎn)生的城市軌道直流供電系統(tǒng)等，進(jìn)行相關(guān)防護(hù)，在實際的防護(hù)中必須十分重視雜散電流局部腐蝕的問題，針對腐蝕的防護(hù)可以根據(jù)具體情況進(jìn)行操作，編制合理的設(shè)計方案，建立合理的接地防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。在實際防護(hù)過程中會出現(xiàn)雜散電流防護(hù)與接地系統(tǒng)相互矛盾，這時應(yīng)注重考慮安全接地問題，在系統(tǒng)可靠接地的基礎(chǔ)之上成功完成防護(hù)，這樣不僅降低了成本，而且使軌道直流牽引防護(hù)系統(tǒng)更加可靠。

4 案例分析

以南昌軌道交通1號線路為例進(jìn)行分析，該軌道交通全長為28.8km，整個軌道沿線有24個車站，這些車站均為地下車站。南昌的氣候?qū)儆谥衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，平均溫度為17℃左右，最高溫度為40℃，最低為-1℃，為了確保軌道直流回路牽引系統(tǒng)的防護(hù)，采用了許多設(shè)備如智能傳感器、單向?qū)ㄑb置等進(jìn)行防塵、防故障，正是采用了這些防護(hù)技術(shù)，才使得軌道交通回流系統(tǒng)更加的可靠、安全。

5 結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及總線技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，這有利的推動了軌道交通直流牽引回路防護(hù)技術(shù)的發(fā)展，使得對各種信息量的監(jiān)控更加的直觀、真實、有效。尤其是對軌道交通周圍建筑物或金屬管線的防護(hù)監(jiān)控，極大的保證了軌道交通的順利運行，為人民的生命和財產(chǎn)安全提供了保證。

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[2]張棟梁.城市軌道交通直流牽引回流系統(tǒng)防護(hù)技術(shù)研究[D].中國礦業(yè)大學(xué)，2012.

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U231+.8

A

1004-7344（2016）29-0156-02

2016-9-28