地鐵用無間隙金屬氧化物避雷器研制

朱月亭， 范 娟

(文華學院 機械與電氣工程學部，武漢 430074)

0 引 言

隨著我國城市經濟快速發展，地鐵、輕軌等城市軌道交通成為解決交通擁堵最有效的手段之一[1-2]。截止2020年底，我國已經有42個城市開通了地鐵線路，累計233條線路，總里程為7 765 km，各城市的地鐵線路條數及里程見圖1。其中上海、北京和廣州線路里程最長，分別達到772、727和531 km，這幾個地區同樣也是雷電活動劇烈的地區，雷擊導致地鐵信號設備故障時有發生,是引發地鐵不同類型運營事故的重要原因之一[3-9]。2019年4月9日，上海地鐵浦江線匯臻路站站外區間設備遭到雷擊，造成該站道岔故障，并伴有異響、煙霧及火花現象，致使浦江線全線列車限速運行，發車班次間隔延長。2011年4月22日，北京地鐵十號線巴溝至知春路區段因地面信號設備遭雷擊，使得瞬態雷電浪涌通過信號傳輸通道竄入導致信號系統故障，列車正常運行受到影響，運輸能力降低。而深圳地鐵在2011年至2014年間，地鐵接觸網遭受4次雷擊，造成多個供電分區跳閘、絕緣子擊穿、線索燒傷及開關控制箱內部元器件損壞等嚴重后果[10]。因此，研究及開發保護地鐵牽引電機及電氣設備免受過電壓的侵害用的避雷器意義重大[11-20]。

圖1 各城市的地鐵線路條數及里程Fig.1 Number and mileage of metro lines in each city

本研究研制了適合1.5 kV電壓等級[21-25]地鐵用的直流復合外套無間隙金屬氧化物避雷器裝置[26-29]。結合地鐵避雷器標準[30]，設計了避雷器的關鍵結構參數，開展殘壓試驗、方波沖擊電流耐受試驗、動作負載試驗……