城市轨道交通车辆段库房接触网开关的接地方案探讨

摘　要:文中结合地铁车辆段库内接触网隔离开关曾经发生的故障,探讨车辆段库内接触网隔离开关的接地方案。

关键词:车辆段;接触网;开关;接地

1 概述

城市轨道交通牵引系统一般采用直流牵引。直流牵引特点之一是需要考虑减少杂散电流对沿线建筑物金属构件的腐蚀。因此,作为回流主通路的钢轨一般绝缘安装,这一特点决定了城市轨道交通牵引系统中的“接地”措施与交流牵引系统有较大差别。由此引申的一个工程实际问题,是在检修库房内设置的带接地刀闸开关的接地极究竟是接至架空地线、库房的建筑地网、回流轨还是单独设置人工接地极?上述方案是否都能满足要求还是存在不同?这些问题在工程实施过程中往往对设计和施工人员造成困扰。

库内开关的接地刀闸是实现对上线作业人员安全保护的一个重要措施,本文将针对各种不同接地方案从系统角度进行简要分析,探讨不同方案在故障状态时对于人身安全的影响,更为合理的接地方案。

2 方案分析

2.1 接触网开关接地刀闸接至架空地线

当开关处于打开状态时,接触网无电区通过架空地线连接至车辆段的牵引变电所地网,有关的连接通路见图1。

从图1可知,在进行检修作业,开关处于开位状态时,检修人员所接触到的为轨电位,一般情况下当钢轨电位处于安全电压以下。下面将对各种工况逐一进行分析。

(1)系统状态为正常运行时,库房挂装或摘除临时地线时有拉弧现象。建筑结构杂散电流防护有影响;库内装有ovpd时,建筑结构杂散电流防护有保障。

(2)统状态为直流系统对地短路时,挂装临时地线中瞬时有部分电流流过;库内检修人员有触电保护措施,安全系数较低;由于有双重ovpd保护,安全系数较高。

(3)系统状态为直流系统对钢轨短路时,挂装的临时地线中瞬时有部分电流流过;库内检修人员有触电保护措施,安全系数较低;库内装有ovpd时,由于有双重ovpd保护,安全系数较高。

从上述比较分析结果可以看出,如果带接地刀闸开关的接地触头是连接架空地线,由于钢轨电位与库房地电位及牵引所地电位均不相同,容易这一电位差引起事故。所以为了提高库内检修人员的安全系数及兼顾杂散电流防护的要求,可以考虑在库房内设置一套或几套ovpd。需要指出的是库内ovpd的接地端应与从库内等电位接地体相连接,因为检修人员是在库内工作,这样ovpd才能起到应有的作用。

2.2 接触网开关接地刀闸接至库房接地体(图2)

(1)系统状态为正常运行时,库房挂装或摘除临时地线时有拉弧现象;建筑结构杂散电流防护有影响。库内装有ovpd时,开关打开,挂上临时接地线后,库内ovpd被旁路;建筑结构杂散电流防护一般。

(2)系统状态为直流系统对地短路时,挂装的临时地线中瞬时有部分电流流过;库内检修人员有触电保护措施,安全系数较高;库内装有ovpd时,由于有双重ovpd保护,安全系数较高。

(3)系统状态为直流系统对钢轨短路时,挂装的临时地线中瞬时有部分电流流过;库内检修人员有触电保护措施,安全系数较高。库内装有ovpd时,由于有双重ovpd保护,安全系数较高。

从分析结果可以看出:如果带接地刀闸开关的接地触头是连接库房接地体时,就已经实现了钢轨与库房接地体的等电位连接,库内检修人员的安全系数比较高,但对库房的杂散电流防护影响比较大。

2.3 接触网开关接地刀闸接至独立接地体(图3) (1)系统状态为正常运行时,库房挂装或摘除临时地线时有拉弧现象;建筑结构杂散电流防护一般;库内装有ovpd时,情况与没有安装ovpd时相同。

(2)系统状态为直流系统对地短路时,挂装的临时地线中瞬时有部分电流流过;库内检修人员有触电保护措施,安全系数一般;库内装有ovpd时,由于有双重ovpd保护,安全系数较高。

(3)系统状态为直流系统对钢轨短路时,挂装的临时地线中瞬时有部分电流流过;库内检修人员有触电保护措施,安全系数一般;库内装有ovpd时,由于有双重ovpd保护,安全系数较高。

从上述比较分析结果可以看出:如果带接地刀闸开关的接地触头是连接独立接地体(这种方案在开关装在库外接触网支柱上时可能会被采用),由于库内作业频繁,即多数时间总有股道在停电作业,这意味着有部分杂散电流通过人工接地极泄漏到地下;另外,由于钢轨电位、库房地电位、牵引所地电位及独立接地体电位均不相同,容易由电位差引起事故。其它表现形式与接地触头连接到架空地线类似。

2.4 接触网开关接地刀闸接至回流轨(图4)

(1)系统状态为正常运行,回流轨绝缘安装时,库房挂装或摘除临时地线时无弧现象;建筑结构杂散电流防护效果好。库内装有ovpd时,情况与没有安装ovpd时相同。

(2)系统状态为直流系统对地短路时,挂装的临时地线中瞬时无电流流过;库内检修人员有触电保护措施,安全系数一般;库内装有ovpd时,由于有双重ovpd保护,安全系数较高。

(3)系统状态为直流系统对钢轨短路时,挂装的临时地线中瞬时无电流流过;库内检修人员有触电保护措施,安全系数一般;库内装有ovpd时,由于有双重ovpd保护,安全系数较高。

从上述比较分析结果可以看出:如果带接地刀闸开关的接地触头是连接回流轨,采用库内设置一套或几套ovpd就能很好解决安全与杂散电流防护的问题。

3 工程建议方案

通过上面结论可以看出,在车辆段库房设置ovpd是非常必要的保护措施。在直流牵引系统中,接地方案需兼顾系统的安全性、杂散电流防护及经济性,接地措施并不是多多益善。从实际工程中出发,探讨一下各种不同的接地方案。

库线带接地刀闸隔离开关安装在库外钢支柱上或库房钢结构柱上,由于开关本身的结构原因,接地刀闸与开关的金属托架是电气连接的,根据这一特点,可以有两种方案:

方案1:开关正常安装,架空地线正常安装,即接地刀闸采用连接架空方式,最可靠的配套方案是变电所内设置ovpd,库房内设置合理数量的ovpd;

方案2:开关绝缘安装,最可靠的方案是接地刀闸接回流轨,变电所内设置一ovpd,库房内设置合理数量的ovpd;库线带接地刀闸隔离开关安装在混凝土支柱上;这种安装方式意味着开关是采用绝缘安装方式,最可靠的方案是在牵引变电所设置ovpd,接地刀闸连接回流轨,库房内设置合理数量的ovpd。

参考文献:

[1]cjj49-92,地铁杂散电流腐蚀防护技术规程[s].

[2]en50122-1:1999,有关电气安全和接地的保护措施[s].