DC1500V接觸軌接地防護方式探討

吳世成

摘 要：城市軌道交通DC1500V接觸軌接地防護工作較為頻繁，防護效率與防護效果對維修作業影響較大，研究各種接地防護方式意義重大。通過結合相關安全標準，對接地線防護原理進行探討分析，在此基礎上探討了裝設接地線與合上接地刀閘的防護效果的等效性，并對兩種防護方式的特點進行對比分析，提出可增強安全性及安全感的措施及方法，可為類似的應用提供借鑒。

關鍵詞：接觸軌；接地防護；接地線

中圖分類號：U231 文獻標識碼：A

每日運營結束后，城市軌道交通維修人員需在線路上進行各類作業，由于DC1500V接觸軌安裝在地面較低的位置，除了接觸軌專業維修人員外，其他專業維修人員也可能會觸碰到接觸軌裸露部分，為防止觸電，一般需全線停電掛地線來進行安全防護，目前接地防護采用傳統的人工掛地線接地防護方式，需要較多的人力和作業工時，由于此項工作較為頻繁，防護效率的高低與效果的好壞對維修作業影響較大，有必要對此進行研究。

1. DC1500V接觸軌接地防護的原理

接觸軌供電分區由兩端的牽引所供電，接地防護時，先在已停電的供電分區兩端分別驗電，再用接地線把正負極短接，然后檢修人員才能在接觸軌上或附近作業，作業完成后把地線拆除，傳統典型的接觸軌線路人工裝設地線防護方式如圖1所示。

接地線一般由2.5m長的截面積70mm2及以上的軟銅地線和兩端線夾組成，地線總電阻通常不大于1mW，接地線是保護在接觸軌或附近作業人員防觸電的最直接安全防護措施，其主要防護原理為：

（1）泄放接觸軌上的電荷

接地線短接正負極后形成放電通路，相當于RC放電電路，由于地線電阻非常小，可以迅速泄放掉停電后接觸軌上的電荷，防止靜電、剩余電荷對人體造成傷害。

（2）防止變電所誤送電

向接觸軌供電的斷路器設有合閘前的線路檢測裝置，防止變電所向短路線路送電，合閘前檢測裝置先檢測線路電阻，只有線路電阻大于整定值斷路器才能繼續合閘，否則中斷合閘且斷路器閉鎖。兩端掛地線后，此時線路電阻小于整定值，不滿足合閘條件，斷路器中斷合閘并閉鎖，從而防止誤送電。

（3）限制誤送電時人體觸電時間和接觸電壓

接好地線后，一旦變電所誤送電，接地線電阻非常小會造成系統短路，保護裝置檢測到短路電流后迅速斷開斷路器，迅速切斷短路電流，從而限制了人體觸電時間；同時由于接地線電阻非常小，短路電流通過地線時其兩端的電壓降也很小，從而限制了人體接觸電壓，防止電對人體的傷害，保護作業人員的安全。

DC1500V接觸軌系統短路時，由于系統設有多級繼電保護裝置，系統會迅速切斷短路電流，所以實際短路電流會小于最大短路穩態電流，DC1500V接觸軌系統測得：距變電所70m處單供電臂近端地線短路，跳閘時最大短路電流值為36.2kA，比系統最大短路電流60kA小，兩個直流進線開關的其中一個開關的電流如圖2所示，短路電流在約25mS就已經切除，因此采用系統最大短路電流來評估接觸電壓是有較大安全裕度的。根據最大短路電流可計算出地線兩端的電壓，可采用《GB/T13870.1-2016電流通過人體的效應第一部分：常用部分》或者參照《GB/T3805-2008特低電壓（ELV）限值》中的電壓限值來評估接地線的防護性能。

以上只是防護原理舉例分析，具體應用時須結合實際情況進行評估，必要時可采用短路試驗來驗證，接地線只是整個安全防護中的一環，須配合其他安全防護技術和管理措施才能保護作業人員的安全。

2.接地刀閘接地防護方式的提出

安規要求，人工掛地線需要一人操作一人監護，當多個牽引所要同時進行接地防護時需要的人力較多，且人工操作所費時間較長。圖3中把圖1中的地線用了兩個接地刀閘來代替。人工裝設的地線和接地刀閘在電氣原理上都可以等效為一個導體，從防護原理分析可知，只要主要電氣參數相同，兩者都可以起到相同的防護效果。

在電力行業中接地線和接地刀閘的作用是等效的，都是安全規程許可的方式。同理，對于DC1500V接觸軌系統某一處接地防護點而言，裝設接地線或合上接地刀閘在電氣原理上也是等效的，因此采用接地刀閘進行接地防護是可行、安全的。

3.兩種接地方式的特點比較

由表1可知，遠動方式的接地刀閘接地防護方式對操作人員的數量要求低，防護操作時間短，在效率上明顯優于人工裝設地線接地防護方式。

4.接地刀閘接地防護方式的加強安全措施

由于接地刀閘接地防護方式通常作業人員無法直觀可視地線，維修人員對此方式的安全感沒有傳統直觀的裝設接地線方式強，可采取以下措施來進一步提高安全性及安全感：

（1）設置自動驗電裝置，只有驗明無電后才能合接地刀閘。

（2）與牽引所斷路器和隔離開關之間設定聯鎖條件，防止作業時段誤送電，防止運營時段帶電合接地刀閘。

（3）在接地刀閘的當地控制回路當中，采用物理斷開或電子鎖等方式由車站人員互控來防止作業時段誤分閘。

（4）用視頻監控來確認接地刀閘狀態，做到雙重確認。

（5）按供電分區設置接地狀態實時在線監測裝置，在車站下線路出入口、分界點及沿線間隔一定距離設置接地狀態識別信號裝置，作業人員下線路或者作業時直觀確認本供電分區的接地防護裝置狀態。

（6）作業人員在靠近或觸碰接觸軌前，用便攜式驗電器再次進行驗電。

結語

采用人工掛地線和接地刀閘的接地防護方式都可以滿足DC1500V接觸軌接地防護的要求。遠動操作的接地刀閘接地防護方式在節省人力、縮短接地防護時間方面明顯優于人工掛地線方式，在采取一些安全措施后可以進一步提高其安全性，進一步增強維修人員的安全感。

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