城市轨道交通直流牵引供电系统接触网残压分析

2020-07-28邸鑫鹏

中国电气工程学报 2020年2期

摘要：城市轨道交通的使用频率十分高，所以经常会出现一些问题，最为常见的问题是接触网的残压问题。基于此，本文就对城市轨道交通直流牵引供电系统中的接触网电压进行分析，并提出一些有效的解决方案，可供参考。

关键词：城市;轨道交通;直流牵引供电系统;接触网;残压

1接触网残压问题与原因

因为一些技术方面的原因，在城市轨道交通运营后，接触网隔离各种方向的来电之后，用验电器对接触网进行检测，验电器显示接触网上仍然带有电压，即接触网残压，为保证运营检修人员的安全，需要对其出现问题的原因进行分析，并采取合理措施进行解决。根据实际情况的调查，以某城市轨道交通对直流牵引供电系统的接触网残压问题进行分析。其实，尽管城市对该方面的问题进行严格监督管理，但是该城市每年还是会有许多安全事故发生，其中，统计到的接触网残压的范围在100-600V，这对于运营检修人员来说，是一个极其危险的范围。当检修人员用验电器对接触网进行电力测试时，如果残压过高，验电器就会响起警报，此时，按照相关的安全规章制度，不允许挂接底线作业。如果验电器没有发出警报声，检修人员可以继续对接触网进行检查维护，但是在挂接地线过程中可能会出现接触网打火问题，进而会对接触网产生一定程度的灼烧，没有办法进行补救，也会影响城市轨道交通的通车情况。其实，城市轨道交通直流牵引供电系统内基础网残压问题的出现是需要一定的环境条件的，而且这一问题的发生时间往往都是比较固定的，通常都会在年末和年初的时候发生，主要是因为在这期间，环境温度较低，再加上雨雪天气经常出现，所以为基础网残压问题的发生提供了条件。此外，由于我国对接触网残压的成因没有十分准确的答案，就无法采取具有针对性的措施降低接触网残压的发生概率。除了这些客观因素之外，还存在一些主观因素，这些因素也是导致接触网残压现象发生的根本条件。首先，相关市政工程部门在对接触网残压进行研究讨论时，部分管理人员认为这是无法避免的问题，因此他们没有对接触网的残压问题进行深入的了解与学习，在对该问题进行检查管理的过程中，也没有严格的管理制度，缺少专业的检修人员对问题进行分析与统计，导致统计的数据缺乏准确性，而且，接触网残压是一个高危、高温、高空和高强度的工作，例如在进行检修时，梯车的架子温度十分高，检修人员经常是汗流浃背，如果检修人员不能克服这些困难，就无法保证城市轨道交通的持续运营，很有可能会使整个城市的交通处于一个瘫痪的状态。

2接触网残压实测分析

2.1接触网残压实测

例如，西安地铁1号线西咸车辆段及其相邻区段发生过多起接触网残压较严重的情况，其残压值最高可达到760V，故以此段作为测试区段。图1为接触网残压实测区段示意图。

如图1所示，西咸车辆段与正线相邻的两个供电分区为出段线1D2分区和入段线1D3分区（分别有336个和312个绝缘支撑部件），均为露天段;正线区段1A1、1B2分区分别与1D3、1D2分区相邻，含地面段和地下段部分（分别有210个和482绝缘支撑部件）;1A2、1B3分区是分别与1A1、1B2分区相邻的地下段正线接触网分区;1B3分区为1B2分区正线相邻区段，相互之间为绝缘锚段关节，无电气连接。本项测试的目的是为了验证接触网各分区问的电压相互影响关系。不同停送电情况下接触网各分区电压测试结果见表1。

测试中，1A1分区出现了残压，因此重点对1A1分区电压值进行测试分析，可以得到以下结果：1A1分区未受到1A2、1B2、1B3、1D2分区电压的直接影响，这4个接触网分区停电后，1A1分区残压仍然存在;1A1分区残压与ID3分区有直接关系：当1D3分区带电时，1A1分区出现残压;当ID3分区停电时，1A1分区残压消失;1A1分区送电时，1D3分区未出现残压，因此1A1分区不影响1D3分区。由此可得以下实测结论：接触网残压与相邻区段接触网送电情况存在关联性;接触网残压不是普遍推测的接触网存在残留电荷产生的网压，而是与相关区域带电情况有关;1D3分区对1A1分区形成残压，1D2分区对lB2分区无残压，1A1分区正线送电对车辆段接触网1D3分区残压没有影响，因此可判断残压与设备电气绝缘性能有关。

2.2接触网系统对地绝缘电阻分布分析

测试区段接触网系统中露天段为柔性接触网，地下段为刚性接触网，接触网系统通过各支持定位绝缘子与大地绝缘。现以西安地铁1号线1D3和1Al接触网分区为例，1D3和1A1分区接触网对地绝缘电阻是分别由n1个绝缘子和n2个绝缘子并联形成的电阻值（n1=312个，n2=210个）。分段绝缘器、接触网绝缘子绝缘电阻（兆欧级别）相对于接触网线路电阻（117.68μΩ/m）和钢轨对地电阻（地下段标准为15Ω·km）比差极大，计算中可以忽略。接触网各绝缘子为并联关系，对地电阻关系可简化为图2所示。