地鐵車輛段股道接觸網異常電壓相關思考

張學文

摘 ?要：本文主要介紹了地鐵車輛段股道接觸網在地鐵運營過程中容易產生異常電圧的問題;重點分析了地鐵車輛段股道接觸網產生異常電壓的表現以及如何通過更改配置來改善此狀況，減少對地鐵正常運行帶來的影響。通過對地鐵車輛段股道接觸網異常電圧問題進行分析，旨在改善電網異常對地鐵運輸造成的影響。

關鍵詞：地鐵運營;車輛段股道;接觸網;電壓異常;解決辦法

地鐵車輛段股道接觸網是地鐵運輸線路中的重要建設內容之一，而此部分出現問題，將嚴重影響地鐵供電，導致地鐵無法正常運行。因此，在日常的地鐵運營維護時，有必要對此部分給予重點關注，并對接觸網異常電圧現象進行研究。

一、地鐵車輛段股道接觸網電壓異常問題概述

由于近年來地鐵車輛段股道接觸網在城區密集分布，對現有的電網造成了一定的壓力，同時也對周圍的設備產生一定影響。一般來說，接觸網電纜對周圍設備影響可分為靜電感應和電磁感應，但在直流牽引電力系統的情況下，只考慮靜電感應的影響。當一個段內或一條主線上的多條內部地鐵相繼斷網時，會在相鄰線路上產生高壓，容易對周圍線路產生不良影響。帶電的電源線會在其周圍產生強大的靜電場。相鄰的電纜處于此環境時，線路與傳輸線之間的耦合電容產生靜電感應電壓。這種現象稱為電容耦合或靜電感應。靜電感應在相鄰線路上產生靜電感應電壓。次電壓會對線路造成一定的危害

二、接觸網電壓異常分析

經多次實踐證明，通過關閉相應通道隔離開關的方法，可以排除開關處漏電的可能。如果庫外接觸網帶電，則關閉所有鐵芯絕緣開關。由于接觸網電路沒有電，所以不存在鐵芯絕緣脫落的可能。如果所有導體絕緣開關都關閉且接地開關未接觸，則倉庫中的某些導體將被加壓到2kV以上，某些相鄰電路將檢測到異常高壓。經過測試，電壓會跳變0.5kV以上。如果一條線通入電源，另一條線會在斷電后保持異常高的電壓。主要原因有：

（1）架空輸電線路剩余電壓仍然存在。由于架空輸電線路之間絕緣性能降低，運行設備不能與斷開設備完全分離，導致斷電電路中產生殘余電壓。

（2） 感應電壓。當一個電路斷電且相鄰導體正常運行而沒有停電時，架空線通過電容耦合實時在相鄰的故障接觸電路上產生感應電壓。

（3） 電阻分壓器。水平固定電纜通過支撐架和導體鋪設在車庫中的架空線。絕緣體用作股線之間的絕緣體和絕緣元件。它們都具有絕緣電阻。根據基爾霍夫定律，當有源接觸網絡被認為是有源節點，其他接觸網絡被認為是回路中的節點后，每個節點都會根據電阻值產生特定的電壓。

三、地鐵車輛段股道接觸網電壓異常問題解決策略

1.異常電壓測試

通過檢查導體之間的絕緣電阻可以得出真實物體中虛擬接觸網絡電壓分布的影響。當架空線導體上的所有絕緣開關都關閉，同時接地開關也關閉時，對單芯電路進行絕緣和耐壓測試。經過測試，發現相同股線之間的接觸網絡由于網格結構的分離的作用，絕緣電阻測試達到287MΩ。與單鏈配對，當施加2.5kV的電壓時，隨著導體之間距離的增加，絕緣絕緣體的數量增加，每個導體上的電壓趨于逐漸降低。這對應于絕緣電阻模型的分壓。跨越網狀結構支柱后，絕緣電阻分壓消失（網狀結構支柱相鄰兩股間的絕緣電阻大于鐵芯對地絕緣電阻）。但是，當對特定鐵芯施加壓力時，相鄰鐵芯的絕緣電阻分壓超過2kV。根據絕緣電阻模型的分壓，這種情況是由于導體之間的絕緣電阻遠小于導體對地絕緣電阻所造成的。

2.接觸網仿真分析

為進一步分析架空輸電線路的絕緣電阻匹配系數，將對停電時懸空狀態（未充電或不接地）的架空輸電線路電壓的電壓分布進行仿真分析。仿真分析結果顯示：鐵芯間絕緣電阻與鐵芯與地間絕緣電阻的對應關系直接影響停電時電路處于懸空狀態（未充電或未接地）的電壓分布。如果要減小電阻分壓器的影響，就需要增加導體之間的絕緣電阻，增加導體與地之間的絕緣電阻。針對上述測試中發現的問題，相關機構對車輛段股線接觸網內芯間絕緣子進行了全部更換，更換后的絕緣子絕緣電阻超過10GΩ。更換絕緣體后，重新檢查導體之間的絕緣電阻，平均超過100兆歐，明顯高于更換前阻值。在2.5kV電壓下重新測試后，測試人員發現相鄰磁芯上的電壓明顯下降，數值降至500V以下，顯著降低了操作安全風險。

四、結語

綜上所述，針對車輛段電壓異常的情況，需要根據車輛段停車庫接觸網的實際分布來建立接觸網絕緣電阻分壓模型，以提高電壓的仿真分析結果的準確度。根據對車輛段電壓問題解決辦法及仿真結果分析可以發現：如果架空輸電線路停電后不與地線相連，而同一跨距的其余部分運行正常，則其電壓分布由線路網絡絕緣電阻的比例決定。如果相鄰導體沒有斷線，由于接觸網電路的絕緣電阻匹配比導致的殘壓現象是在所難免的，這會對地鐵車輛段運行造成很大影響。為了減少這種影響，架空線導體之間的絕緣電阻應遠高于絕緣電阻，并在地鐵車輛段接觸網設計和安裝階段考慮絕緣電阻的匹配。

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