等电位联结设计的地铁论文

1目前地铁车站中等电位联结常见设计方案

目前在地铁车站中等电位联结的做法不统一，常见的做法有3种。

1.1局部等电位端子板连接成环并与接地母排联结大连地铁1号线功成街站将站厅层不同房间内局部等电位联结端子板连成环，与车站设备接地母排联结，如图1所示。此种做法采用截面为95的单芯电缆连接成环，与设备接地母排连接。在线路截面相同的条件下，回路阻抗取决于回路感抗，而回路感抗与回路电感成正比，回路电感的计算公式。从式（1）可知，PE线与相线间的距离D越大，线路感抗越大。上述等电位联结的做法相当于在原有回路PE线上并联敷设第2根PE线，由式（1）可知，这根PE线远远大于原有PE线的电感，大部分故障电流还是通过紧靠相线回路的PE线返回电源，只有很小一部分故障电流通过第2根PE线返回电源，故障电压基本没变。所以，上述局部等电位联结的做法没必要再另外敷设1根电缆与设备接地母排连接，对减小故障电压作用不大，应取消单独设置的接地电缆。局部等电位端子板连接成环是不合理的，原因见下述分析。以功成街站站厅层照明配电室内某配电箱为例，其进线电源采用WDZA－YJY－1kV3×120＋2×70电缆，距离变电所80m，配电回路相关参数见表1。

1.1.1变压器高压侧系统阻抗计算对于D，yn11连接变压器，零序电流不能在高压侧流通，故不计入高压侧零序阻抗。器短路损耗，kW。

1.1.2低压配电线路的阻抗计算根据文献［6］可查得截面为（3×120＋2×70）mm2的铜芯电缆相保电阻为0．596mΩ／m，相保电抗为0161mΩ／m。对于长度为80m的铜芯电缆，Rphp•L＝0596×80＝4768mΩ，Xphp•L＝0161×80＝1288mΩ。

1.1.3功成街站站厅层照明配电室内配电箱发生单相接地故障时的工频故障电压计算。当照明配电室内该配电箱发生单相接地故障时，工频故障电压（121V）通过如图1所示的互联导线传导到其他房间内，增加了其他非故障区域内人被电击的危险性，因此，不应将各个房间内的局部等电位联结端子板连接成环。

1.2辅助等电位联结深圳地铁2号线香蜜站等电位联结采用总等电位联结及辅助等电位联结，将相邻的可导电金属管线采用辅助等电位联结线连接在一起。依据GB50054—2011《低压配电设计规范》第5．2．5条［7］：当电气装置或电气装置某一部分发生接地故障后，间接接触的保护电器不能满足自动切断电源的要求时，应在局部范围内将本规范第5．2．4条第1款所列可导电部分再做一次局部等电位联结，亦可将伸臂范围内能同时触及的2个可导电部分之间做辅助等电位联结。局部等电位联结或辅助等电位联结的有效性应符合R≤50／Ia的要求。相邻可导电部分之间连接后，只要能满足R50／Ia，则辅助等电位联结可以有效地减少电击。但只采用辅助等电位联结的缺点在于：1）后期管理困难；2）无法检验是否做到位。

1.3局部等电位联结端子箱与结构钢筋联结宁波地铁2号线孔浦站等电位联结采用局部等电位联结，并且采用导线连接至车站结构钢筋。依据GB50157—2013《地铁设计规范》第15．5．8条［8］：当电气装置采用接地故障保护时，车站、区间、控制中心、车辆基地内的单体建筑等应设置包括建筑物或构筑物结构钢筋在内的总等电位联结。局部等电位联结端子箱与结构钢筋连接也是可行的。但这种做法也存在一些缺点：1）有的房间四周都是砖墙，与结构钢筋连接困难；2）设备区走廊、公共区内的设备外露可导电部分和外界可导电部分未设置等电位联结。

2等电位联结更合理做法

地铁车站局部等电位联结不是要把车站内的所有可导电部分都连接在一起，而应根据保护范围确定，局部等电位联结线越短越好，各房间内的局部等电位联结端子板不应互连。GB16895．21—2011／IEC60364441《低压电气装置》中规定：辅助等电位联结应包括可同时触及的固定式电气设备的外露可导电部分和外界可导电部分，如果切实可行，也包括钢筋混凝土结构内的主筋［10］。在地铁车站等电位联结设计中，若房间内有结构柱，且与结构钢筋连接便利，可预埋与钢筋连接的钢板，并将局部等电位联结端子排通过导线连接至预埋钢板；若房间内无结构柱，且无外露钢筋，可在房间内设置局部等电位联结端子排，将房间内的设备外露可导电部分、外界可导电部分及配电箱PE线连接在此处。局部等电位联结示意图如图2所示。在设备集中的房间内，可采用辅助等电位联结和局部等电位联结相结合的方式进一步降低接触电压。局部等电位联结原理图如图3所示。在地铁车站中某房间内A和B用电设备相距约为0．5m，在仅采用局部等电位联结时，用电设备A发生接地故障，故障电流Id中的一部分电流Id2经过本身的PE线返回电源点，另一部分电流Id1经过局部等电位连接线和用电设备B的PE线返回电源。人在该房间内若同时触及A和B2个用电设备外露可导电部分时，接触电压为由图3可知：辅助等电位联结线短于A和B用电设备连接至局部等电位端子箱的导线长度，即阻抗Z1＋Z2＞Z3；采用辅助等电位联结后，相当于在原有的基础上并联1个阻抗，将原有的电流Id1分流，也就是Id1＞Id3。经过比较可知，Ut′＜Ut，所以，在设备集中的设备房间内采用辅助等电位联结和局部等电位联结相结合的方式能有效地降低接触电压，更近一步降低人被电击的危险性。考虑到设备区走廊内及公共区管线数量多，彼此紧靠，且管线底标高基本位于2．5m以上，建议在设备区走廊及公共区采用辅助等电位联结方式。若设置局部等电位联结，不仅接线不便，而且连接至局部等电位端子板的联结线过长，对降低接触电压作用不大。在配电设备集中的房间，如变电所、环控电控室、蓄电池室及照明配电室等房间内，除采用上述等电位联结保护措施外，还可采用地面铺设绝缘橡胶垫的措施来降低人被电击的危险性。

3结论与建议

地铁车站中的等电位联结能使设备外露可导电部分和外界可导电部分电位相等或接近，从而实现其安全防护的目的。在地铁工程设计中，做好等电位联结可减少人身间接触电危险的发生，保护生命安全。建议在今后等电位联结设计中重视以下问题：1）不应将不同房间内的局部等电位联结端子板互连成环；2）不需要另外设置接地电缆将局部等电位联结端子板连接至接地母排；3）在切实可行的情况下，将局部等电位联结端子板与结构钢筋连接；4）局部等电位联结与辅助等电位联结方式相结合使用。要根据具体情况采用合理的等电位联结方式，希望在今后设计中不断完善、改进地铁车站中等电位联结的做法，达到有效防电击的目的。

作者：高婷厉红星单位：中铁隧道勘测设计院有限公司