地铁站台门等电位问题探讨

周俊

【摘 要】地铁运行有两种方式：柔性接触网和第三轨，在轨道和列车车体间的电压会升至90～130V。此外，考虑到接触网掉落搭接在站台门的可能性，站台门需要对于搭接风险下的大短路电流进行泄流。

【关键词】地铁;站台门;接触网;等电位

【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

目前对于采用柔性接触网的车站，一般会采用站台边缘绝缘、轨道本身绝缘。轨道作为回流轨，且设有“钢轨电位限制装置”，使其电压最高值一般最大为90V。站台门与钢轨进行单点等电位连接。

2. 站台门等电位设计

2.1 等电位方式。

对于门主体等电位，常用的有电缆连接或铜排连接2种方式。

对于活动门与门机主体等电位，常用的有碳刷和拖链挂等电位电缆2种方式。

对于固定门、地槛、应急门、立柱与主体的等电位，一般采用电缆或者镀锡铜编织带。

图1为实际工程中等电位的连接设计示意图。

2.2 等电位设计原则。

采用柔性接触网的站台门系统等电位设计一般有以下2个设计指标。

（1）根据屏蔽门行业标准CJT236-2006《城市轨道交通站台屏蔽门》，门体应保持有效的电气连接，其总电阻值小于等于0.4Ω。

（2）当柔性接触网掉落并搭接在站台门门体上出现短路情況下，通过等电位电缆泄流，从而保证乘客和设备安全。

3. 等电位电缆的计算

3.1 主干部分铜排（电缆）截面积计算。

对于主干部分采用铜排（电缆）截面积的计算，主要考虑的是在柔性接触网搭接短路情况下的防护。

当检测到短路时，供电系统将断开断路器，当经过Ttot（总分断时间，s）后，电流消除。

设计原则为电缆的截面必须允许短路电流通过，此时铜导体不会熔化;电缆不能起火。

因此，设计等电位电缆时，需要考虑在最大电流通过时，导体不会起火的最小导体截面积。

而最恶劣的情况就是接触网与运行轨间阻抗为零，此时电流为最大。因此，我们可以在设计时假设接触网与运行轨之间的短路电路阻抗为零。

3.1.1 短路电流表达式。

变电站等效电路如图2所示。

图2 变电站等效电路

图3 断路器短路电流特性曲线图

流过图3线路的短路电流如下：

3.1.2 总分断时间的确定。

3.1.2.1 总分断时间Ttot是指过电流释放与短路电流取消之间的时间，其电流I、电压U、时间t特性见图3。

3.1.2.2 总分断时间是通过断路器参数及短路电流初始上升率估算的。

短路电流的上升率是通过短路电流公式得出的，此为在时间零点的最大值。最大的电流上升率为：

3.1.2.3 根据2.73MA/s，由图4可以查找出总空开分断时间约在20～50ms范围之内。

当短路时，回路中流过的最大短路电流取决于：①未分断时的最大短路电流;②输入电压;③短路电流初始上升率。

3.1.2.4 如果按照最大短路电流为120KA、输入电压为1500V，由短路电流Icc初始上升率2.73MA/s可根据图5曲线②得到的最大分断电流Id约为40KA。

忽略其他能量损耗，假设所有电量都消耗在电缆的发热上，在dt持续过程中，电缆内部温度变量dθ 如下式计算：

3.1.2.7 假设分断时间为30ms，故障电流80KA，则可以推算出等电位电缆最小截面积为50mm2。实际工程一般采用150mm2。

3.2 支路部分等电位连接计算。

对于在站台门后部，可能被掉落接触网搭接的部分，均需要按短路电流保护的要求设计其截面。

对于不会被接触网搭接的部分，则只需要根据不大于0.4Ω设计即可。

4. 结语

综上所述，站台门在柔性接触网的线路情况下。由于有被掉落的接触网搭接的风险，因此，需要按照其短路电流设计等电位铜排（电缆）截面。而从站台门的跨步电压考虑，站台必须做好绝缘带的防护。因此，施工过程中，还需要严格控制站台部件与站台门间的爬电距离。

[文章编号]1619-2737（2019）02-28-121