地铁供电系统中DC1500V接触轨接地维护管理莫吉星

地铁供电系统中DC1500V接触轨接地维护管理莫吉星

莫吉星

比亚迪汽车工业有限公司518118

摘要：城市轨道交通DC1500V接触轨接地维护工作较为频繁，维护效率与维护效果对维修作业影响较大，研究各种接地维护方式意义重大。通过结合相关安全标准，对接地线维护原理进行探讨分析，在此基础上探讨了装设接地线与合上接地刀闸的维护效果的等效性，并对两种维护方式的特点进行对比分析，提出可增强安全性及安全感的措施及方法，可为类似的应用提供借鉴。

关键词：接触轨；接地维护；接地线

引言

每日运营结束后，城市轨道交通维修人员需在线路上进行各类作业，由于DC1500V接触轨安装在地面较低的位置，除了接触轨专业维修人员外，其他专业维修人员也可能会触碰到接触轨裸露部分，为防止触电，一般需全线停电挂地线来进行安全维护，目前接地维护采用传统的人工挂地线接地维护方式，需要较多的人力和作业工时，由于此项工作较为频繁，维护效率的高低与效果的好坏对维修作业影响较大，有必要对此进行研究。

一、DC1500V接触轨接地维护的原理

接触轨供电分区由两端的牵引所供电，接地维护时，先在已停电的供电分区两端分别验电，再用接地线把正负极短接，然后检修人员才能在接触轨上或附近作业，作业完成后把地线拆除。

接地线一般由2.5m长的截面积70mm2及以上的软铜地线和两端线夹组成，地线总电阻通常不大于1mΩ，接地线是保护在接触轨或附近作业人员防触电的最直接安全维护措施，其主要维护原理为：

（1）泄放接触轨上的电荷

接地线短接正负极后形成放电通路，相当于RC放电电路，由于地线电阻非常小，可以迅速泄放掉停电后接触轨上的电荷，防止静电、剩余电荷对人体造成伤害。

（2）防止变电所误送电

向接触轨供电的断路器设有合闸前的线路检测装置，防止变电所向短路线路送电，合闸前检测装置先检测线路电阻，只有线路电阻大于整定值断路器才能继续合闸，否则中断合闸且断路器闭锁。两端挂地线后，此时线路电阻小于整定值，不满足合闸条件，断路器中断合闸并闭锁，从而防止误送电。

（3）限制误送电时人体触电时间和接触电压

接好地线后，一旦变电所误送电，接地线电阻非常小会造成系统短路，保护装置检测到短路电流后迅速断开断路器，迅速切断短路电流，从而限制了人体触电时间；同时由于接地线电阻非常小，短路电流通过地线时其两端的电压降也很小，从而限制了人体接触电压，防止电对人体的伤害，保护作业人员的安全。

DC1500V接触轨系统短路时，由于系统设有多级继电保护装置，系统会迅速切断短路电流，所以实际短路电流会小于最大短路稳态电流，DC1500V接触轨系统测得：距变电所70m处单供电臂近端地线短路，跳闸时最大短路电流值为36.2kA，比系统最大短路电流60kA小，短路电流在约25mS就已经切除，因此采用系统最大短路电流来评估接触电压是有较大安全裕度的。根据最大短路电流可计算出地线两端的电压，可采用《GB/T13870.1-2016电流通过人体的效应第一部分：常用部分》或者参照《GB/T3805-2008特低电压（ELV）限值》中的电压限值来评估接地线的维护性能。

以上只是维护原理举例分析，具体应用时须结合实际情况进行评估，必要时可采用短路试验来验证，接地线只是整个安全维护中的一环，须配合其他安全维护技术和管理措施才能保护作业人员的安全。

二、接触轨系统主要部件维护内容

2.1接触轨绝缘支架或绝缘子

接触轨支架、支座的作用是将接触轨固定与走行轨一侧的特定位置，对接触轨进行支撑和定位，能够承载系统中所有可能出现的静载和动载，并实现接触轨的对地绝缘。接触轨本体的几何尺寸调节一般也通过绝缘支架或绝缘子的相对部件位移实现。

绝缘子或绝缘支架的维护工作内容主要有：保证绝缘子或绝缘支架完好，无损伤、无裂纹；保证连接零件齐全，并定期对螺栓外露部分进行涂油；定期对绝缘支架或绝缘子进行清洁，保证良好的绝缘性能，且与接触轨本体间无卡滞现象。

2.2防护罩

为确保人身安全，将所有接触轨上安装防护罩。防护罩固定在防护罩支架上，材质多为玻璃钢，颜色为灰色或黄色，黄色较为醒目，灰色与环境相协调，抗紫外线能力较强。

防护罩的主要维护包括：保证防护罩连接零件紧固、齐全；保证防护罩在长孔螺栓搭接位置正常伸缩；保证防护罩表面平整、光洁，无毛刺、无裂缝；保证防护罩安装位置正确。

2.3端部弯头

端部弯头是安装在接触轨断口处与接触轨相连接，用于引导集电靴可靠过渡到接触轨的受流面或平稳离开接触轨的一段特殊接触轨。端部弯头采用接触轨一致的材料加工制造，在任意接触轨终端均设有端部弯头，端部弯头按照行车速度的不同分为高速弯头和低速弯头两种，其中在正线上采用高速端部弯头。

端部弯头的主要维护内容有：保持端部弯头表面清洁，无毛刺、无划痕、无腐蚀；保证端部弯头安装位置正确，与绝缘支架间无卡纸，保持正常伸缩；保证端部弯头与接触轨对接处密贴，受流面平顺；测量端部弯头端部接触轨受流面至走行轨轨面的高度、接触轨受流面中心线至走行轨轨面中心线的距离，检查是否符合要求，不符合者需进行调整。

2.4膨胀接头

膨胀接头，也称温度补偿接头，是连接两段接触轨，用于补偿接触轨因热胀冷缩产生的应力变化的部件。膨胀接头的设置根据当地气温变化，通常隧道外每75-90米设置1处，隧道内每90-120米设置1处。

膨胀接头的主要维护内容有：检查膨胀接头有无过热变色、烧伤；检查膨胀接头伸缩位置螺栓紧固，有无松动痕迹；定期对膨胀接头伸缩缝进行测量，根据温度变化情况进行计算分析，保证膨胀接头正常伸缩；定期对膨胀接头部件进行拆解、清洁与润滑。

2.5中心锚结

中心锚结固定安装在一个长轨（两个膨胀接头的距离）的中心位置，保证长轨在温度变化时能够均匀地向两侧伸缩，也称为防爬器。

中心锚结的主要维护内容：检查中心锚结与接触轨的连接状态，紧固螺栓有无松动；中心锚结处与整体绝缘支架间有无挤压变形等现象，底部绝缘支架有无拉偏现象。

2.6电缆连接板

电缆连接板装在接触轨上与供电电缆连接的零件。电缆连接板的主要维护内容有：保证电缆连接板与接触轨间连接良好，接触面涂抹电力导电复合脂；电缆端子与电缆连接板连接紧固可靠，电气导通良好；电缆连接板所有电气连接面均应涂抹电力导电复合脂。

三、接地刀闸接地维护方式的加强安全措施

由于接地刀闸接地维护方式通常作业人员无法直观可视地线，维修人员对此方式的安全感没有传统直观的装设接地线方式强，可采取以下措施来进一步提高安全性及安全感：

（1）设置自动验电装置，只有验明无电后才能合接地刀闸。

（2）与牵引所断路器和隔离开关之间设定联锁条件，防止作业时段误送电，防止运营时段带电合接地刀闸。

（3）在接地刀闸的当地控制回路当中，采用物理断开或电子锁等方式由车站人员互控来防止作业时段误分闸。

（4）用视频监控来确认接地刀闸状态，做到双重确认。

（5）按供电分区设置接地状态实时在线监测装置，在车站下线路出入口、分界点及沿线间隔一定距离设置接地状态识别信号装置，作业人员下线路或者作业时直观确认本供电分区的接地维护装置状态。

（6）作业人员在靠近或触碰接触轨前，用便携式验电器再次进行验电。

结束语

采用人工挂地线和接地刀闸的接地维护方式都可以满足DC1500V接触轨接地维护的要求。远动操作的接地刀闸接地维护方式在节省人力、缩短接地维护时间方面明显优于人工挂地线方式，在采取一些安全措施后可以进一步提高其安全性，进一步增强维修人员的安全感。

参考文献

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[2]黄维军，等.直流牵引网稳态短路电流计算[J].电气化铁道，2010（1）：39-41.

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[4]广州市轨道交通四号线大学城专线段接触轨短路试验总结报告[R].