南京地铁接触网感应电压分析及应对措施

俞席元

摘要：地铁接触网在电容耦合或者电磁感应耦合的作用下产生感应电压，并对地铁线路工作人员的日常工作带来安全风险。这种现象虽然不是经常发生，但危害很大。本文根据南京地铁部分线路上发生的接触网感应电压现象来分析其内在成因，在此基础上形成应对措施。

关键词：地铁;接触网;感应电压;预防

引言

南京地铁宁和城际部分区段的未带电接触网在上下行线路或者临近线路的干扰下产生高达数百伏的感应电压，这对地铁工作人员造成安全威胁。经过研究发现接触网出现感应电压与送电方式、绝缘子绝缘性能具有非常密切地联系，南京地铁公司针对这些问题做出了技术改进。

一、 感应电压形成机理

第一， 电容耦合。地铁接触网在带电和停电的情况下都会存在一定的电荷储藏量，接触网上未停电的部分和停电的部分之间会产生电容差，而未带电的接触网和地面之间也会产生一个电容差[1]。停电的接触网在带电接触网的电场作用下对地面形成一个感应电压。

第二， 电磁感应耦合。地铁在运行过程中要借助牵引变压器和接触网为电力机车提供充足的电力能源，而牵引变压器、接触网、轨道以及大地等为杂散电流提供了一个闭合的回路，由此便可能产生交变电磁场，而储存了一定电荷量的停电的接触网在这种交变电磁场的作用下也会产生感应电压。

二、 南京地铁接触网感应电压分析

（一）现象描述。南京地铁宁和城际在运营过程中出现了接触网存在感应电压的不安全现象，经过测量，发现停电侧的接触电网上产生了500伏特到800伏特不等的感应电压，这一电压值显然已经超过了人体的安全电压，具有较大的安全风险。根据产生感应电压的外在条件来判断，这种不安全的现象一般多发于秋冬季的露天区域（地铁运行区间上），而且雾霾天的发生概率也比优良空气环境下高出不少。

（二） 原因分析。如图1所示，地铁接触网上设置的绝缘组件是确保其在通电或者停电情况下保持安全的主要措施，而且这些绝缘组件在功能正常的情况下也可有效的预防接触网未带电部分产生感应电压。然而外界环境的干扰会导致这些绝缘组件在长期的使用过程中逐渐出现性能下降的问题，这在很大程度上增加了感应电压的发生率。

南京地铁宁和城际上的感应电压是在远程电力调度送电后发生的，感应电压的情况发生在相邻的线路上，其中一条线路送电运行，另一条未送电，正常情况下未送电的线路上不应存在较高的电压[2]。由此产生一个推测，未送电的地铁接触网是在相邻线路送电后产生的某种作用下形成了感应电压，南京地铁管理人员随即针对这一猜测制定了验证方案。技术人员将某个车站的上行线路和下行线路作为感应电压的对比组，上行线路送电后在下行线路中检测到感应电压，上行断电后则消失。

根据南京地铁的实际情况，雾霾天气也对感应电压的形成起到一定的作用，推测原因是潮湿的雾霾天气会导致空气的悬浮颗粒物变成带有一定水分的半导体介质，这些颗粒物以及其他可导电的物质共同沾染在接触网的绝缘组件上，部分接触网的绝缘性能就因此而受到较大的影响，为感应电压的形成创造了条件。其内在原理是上下行线路上先送电的部分通过空气中的半导体介质对未带电的线路产生干扰，使其带上电压[3]。

三、 预防措施

事实上国内不同城市的地铁线路在实际运营过程中也发生過相同的问题，各地的地铁企业采用的应用方法大致可总结为三个方面。

第一， 优化地铁接触网管理。地铁供电系统在设计过程中要充分考虑到电气安全距离方面的技术要求和规范，在处理地铁线路感应电压的问题时也可从表1中规定的三个电气安全距离来优化线路设计。地铁接触网上本来就设置有绝缘子，但是这些绝缘装置在使用的过程中难免会附着一些具有导体或者半导体性质的盐分和粉尘颗粒物。虽然南京地铁每年都会组织管理人员清洗这些具有重要保护功能的绝缘子，但总体的清洗次数还是偏少，不能完全满足绝缘安全的需要。为此，在原有基础上继续增加地铁接触网绝缘组件的清洗次数就成为有效的预防措施。后经验证，清洗次数增加之后的绝缘子有效地将感应电压降低了近100V。地铁线路比较长，不同分段所处的环境特点也存在差异，根据环境条件选择更加合适的绝缘组件也可减少感应电压。

第二， 改进技术。接触网的感应电压对地铁电力系统工作人员（尤其是电压测量人员）的安全形成了较大的威胁，为此，改进电压测量环节的技术条件就变得非常迫切。地铁接触网上都设置有专门的对地绝缘电阻，安全对地电阻值是规制这种电阻阻值的条件之一，在满足安全对地电阻值的基础之上适当地降低存在感应电压的接触网的对地绝缘电阻值，然后再通过验电器临时性地检测相关区段的电压值，这样就可为工作人员提供准确的电压预警[4]。

第三， 改进送电方案。传统的接触网送电方案容易在上下行线路以及临近线路上产生感应电压，南京地铁在实践过程中逐渐总结出一套可有效避免感应电压安全风险的送电方法，在退出直流保护电驿的情况下送电，完成之后在将直流保护电驿投入使用，采用上下行分闸送电。

四、 结束语

南京地铁线路部分区段的接触网在未带电的情况下会出现感应电压，这种偶发情况实际上严重地干扰了地铁管理人员的日常工作。空气中的半导体介质粘附在接触网的绝缘子上会损害其绝缘效果，进而导致部分已经停电的接触网在临近带电线路的电场或者磁场作用下产生感应电压，南京地铁针对这些问题采取增加绝缘组件日常清洗次数以及改善供电方式等策略。

参考文献：

[1]陈热民.浅析接触网感应电[J].数字化用户，2019（18）.

[2]王婷婷.动车运行区段接触网感应电压理论分析研究[J].科技与企业，2015， 000（011）：183-183.

[3]魏巍.地铁车辆段接触网感应电压研究[J].智能建筑电气技术，2019， 13（01）：102-103.

[4]徐宝星.接触网停电作业感应电的分析与预防措施[J].建筑工程技术与设计， 2016，000（032）：1268.

（作者单位：南京地铁运营有限责任公司）