地鐵站臺門等電位問題探討

周俊

【摘?要】地鐵運行有兩種方式：柔性接觸網和第三軌，在軌道和列車車體間的電壓會升至90～130V。此外，考慮到接觸網掉落搭接在站臺門的可能性，站臺門需要對于搭接風險下的大短路電流進行泄流。

【關鍵詞】地鐵;站臺門;接觸網;等電位

【Abstract】There are two ways to operate the subway： the flexible contact net and the third rail. The voltage between the rail and the train body will rise to 90-130V. In addition， considering the possibility of the contact net falling over the platform door， the platform door needs to drain the large short-circuit current under the risk of lapping.

【Key words】Subway; platform door;Contact network;Equipotential

1. 引言

目前對于采用柔性接觸網的車站，一般會采用站臺邊緣絕緣、軌道本身絕緣。軌道作為回流軌，且設有“鋼軌電位限制裝置”，使其電壓最高值一般最大為90V。站臺門與鋼軌進行單點等電位連接。

2. 站臺門等電位設計

2.1?等電位方式。

對于門主體等電位，常用的有電纜連接或銅排連接2種方式。

對于活動門與門機主體等電位，常用的有碳刷和拖鏈掛等電位電纜2種方式。

對于固定門、地檻、應急門、立柱與主體的等電位，一般采用電纜或者鍍錫銅編織帶。

圖1為實際工程中等電位的連接設計示意圖。

2.2?等電位設計原則。

采用柔性接觸網的站臺門系統等電位設計一般有以下2個設計指標。

（1）根據屏蔽門行業標準CJT236-2006《城市軌道交通站臺屏蔽門》，門體應保持有效的電氣連接，其總電阻值小于等于0.4Ω。

（2）當柔性接觸網掉落并搭接在站臺門門體上出現短路情況下，通過等電位電纜泄流，從而保證乘客和設備安全。

3. 等電位電纜的計算

3.1?主干部分銅排（電纜）截面積計算。

對于主干部分采用銅排（電纜）截面積的計算，主要考慮的是在柔性接觸網搭接短路情況下的防護。

當檢測到短路時，供電系統將斷開斷路器，當經過Ttot（總分斷時間，s）后，電流消除。

設計原則為電纜的截面必須允許短路電流通過，此時銅導體不會熔化;電纜不能起火。

因此，設計等電位電纜時，需要考慮在最大電流通過時，導體不會起火的最小導體截面積。

而最惡劣的情況就是接觸網與運行軌間阻抗為零，此時電流為最大。因此，我們可以在設計時假設接觸網與運行軌之間的短路電路阻抗為零。

3.1.1?短路電流表達式。

變電站等效電路如圖2所示。

圖2?變電站等效電路

圖3?斷路器短路電流特性曲線圖

流過圖3線路的短路電流如下：

3.1.2?總分斷時間的確定。

3.1.2.1?總分斷時間Ttot是指過電流釋放與短路電流取消之間的時間，其電流I、電壓U、時間t特性見圖3。

3.1.2.2?總分斷時間是通過斷路器參數及短路電流初始上升率估算的。

短路電流的上升率是通過短路電流公式得出的，此為在時間零點的最大值。最大的電流上升率為：

3.1.2.3?根據2.73MA/s，由圖4可以查找出總空開分斷時間約在20～50ms范圍之內。

當短路時，回路中流過的最大短路電流取決于：①未分斷時的最大短路電流;②輸入電壓;③短路電流初始上升率。

3.1.2.4?如果按照最大短路電流為120KA、輸入電壓為1500V，由短路電流Icc初始上升率2.73MA/s可根據圖5曲線②得到的最大分斷電流Id約為40KA。

忽略其他能量損耗，假設所有電量都消耗在電纜的發熱上，在dt持續過程中，電纜內部溫度變量dθ 如下式計算：

3.1.2.7?假設分斷時間為30ms，故障電流80KA，則可以推算出等電位電纜最小截面積為50mm2。實際工程一般采用150mm2。

3.2?支路部分等電位連接計算。

對于在站臺門后部，可能被掉落接觸網搭接的部分，均需要按短路電流保護的要求設計其截面。

對于不會被接觸網搭接的部分，則只需要根據不大于0.4Ω設計即可。

4. 結語

綜上所述，站臺門在柔性接觸網的線路情況下。由于有被掉落的接觸網搭接的風險，因此，需要按照其短路電流設計等電位銅排（電纜）截面。而從站臺門的跨步電壓考慮，站臺必須做好絕緣帶的防護。因此，施工過程中，還需要嚴格控制站臺部件與站臺門間的爬電距離。

[文章編號]1619-2737（2019）02-28-121