DC1500V接触轨接地防护方式探讨

吴世成

摘 要：城市轨道交通DC1500V接触轨接地防护工作较为频繁，防护效率与防护效果对维修作业影响较大，研究各种接地防护方式意义重大。通过结合相关安全标准，对接地线防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防护效果的等效性，并对两种防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；接地防护；接地线

中图分类号：U231 文献标识码：A

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防护，目前接地防护采用传统的人工挂地线接地防护方式，需要较多的人力和作业工时，由于此项工作较为频繁，防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。

1. DC1500V接触轨接地防护的原理

接触轨供电分区由两端的牵引所供电，接地防护时，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，传统典型的接触轨线路人工装设地线防护方式如图1所示。

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1mW，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防护措施，其主要防护原理为：

（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，两个直流进线开关的其中一个开关的电流如图2所示，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防护性能。

以上只是防护原理举例分析，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防护中的一环，须配合其他安全防护技术和管理措施才能保护作业人员的安全。

2.接地刀闸接地防护方式的提出

安规要求，人工挂地线需要一人操作一人监护，当多个牵引所要同时进行接地防护时需要的人力较多，且人工操作所费时间较长。图3中把图1中的地线用了两个接地刀闸来代替。人工装设的地线和接地刀闸在电气原理上都可以等效为一个导体，从防护原理分析可知，只要主要电气参数相同，两者都可以起到相同的防護效果。

在电力行业中接地线和接地刀闸的作用是等效的，都是安全规程许可的方式。同理，对于DC1500V接触轨系统某一处接地防护点而言，装设接地线或合上接地刀闸在电气原理上也是等效的，因此采用接地刀闸进行接地防护是可行、安全的。

3.两种接地方式的特点比较

由表1可知，远动方式的接地刀闸接地防护方式对操作人员的数量要求低，防护操作时间短，在效率上明显优于人工装设地线接地防护方式。

4.接地刀闸接地防护方式的加强安全措施

由于接地刀闸接地防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防护装置状态。

（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。

结语

采用人工挂地线和接地刀闸的接地防护方式都可以满足DC1500V接触轨接地防护的要求。远动操作的接地刀闸接地防护方式在节省人力、缩短接地防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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