劉　旦/深圳地鐵集團(tuán)有限公司

關(guān)于投入車輛段出入段線隔離開關(guān)的探討與分析

劉旦/深圳地鐵集團(tuán)有限公司

對城市軌道交通接觸網(wǎng)，正線上與車輛段供電分段設(shè)置是采用分?jǐn)嘟^緣器，而出入段分段絕緣器發(fā)生過拉弧嚴(yán)重，因此投入車輛段與正線上出入段線隔離開關(guān)是否必要。本文重點(diǎn)分析了分段絕緣器拉弧的原因，提出了消除分段絕緣器拉弧的各種方案，并在技術(shù)、結(jié)構(gòu)、可行性上選擇最優(yōu)方案。

出入段線 ; 拉弧;分?jǐn)嘟^緣器;雙邊聯(lián)跳;定值修改

一、問題的提出

開通初期，蛇口西車輛段出入段線分段絕緣器曾發(fā)生過拉弧嚴(yán)重導(dǎo)致滑靴電氣磨耗異常，后經(jīng)過更換分段絕緣器及調(diào)整工作方向，拉弧減弱，但是由于出入段線分段絕緣器處于不同的供電分區(qū)會有電壓差的存在，受電弓經(jīng)過仍有輕微的拉弧現(xiàn)象。

拉弧打火現(xiàn)象較為普遍，主要是發(fā)生在車輛段的薄弱環(huán)節(jié)——出入段線。出入段線連接著正線，一旦分?jǐn)嘟^緣器燒傷、損傷甚至被拉斷造成弓網(wǎng)事故，就將直接影響正線行車。到目前為止，車輛段柔性接觸網(wǎng)分?jǐn)嘟^緣器異常主要表現(xiàn)為拉弧燒損，主絕緣燒黑、導(dǎo)流板燒出銅瘤，更嚴(yán)重的是導(dǎo)流板直接燒斷。

為什么會出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，和怎樣減少拉弧現(xiàn)象？

二、問題的分析

（一）供電分區(qū)兩端電壓差

同一電壓下基本不存在拉弧現(xiàn)象。而蛇口西車輛段出入段線由蛇口西車輛段和赤灣站提供供電，必然導(dǎo)致兩者電壓不同；當(dāng)列車負(fù)載通過該有較大電壓差的分?jǐn)嘟^緣器時，拉弧打火是不可避免的。

（二）受電弓碳滑板的磨耗對分段絕緣器的影響

分段絕緣器調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)，工作狀態(tài)良好，但是對于那些磨耗嚴(yán)重的受電弓來說依舊產(chǎn)生拉弧。檢查受電弓時發(fā)現(xiàn)，受電弓經(jīng)過長期磨耗，存在間隙，嚴(yán)重影響弓網(wǎng)關(guān)系。

（三）出入段線通車密度大

出入段線行車密度大，整個車輛段的車輛是經(jīng)過出入段線進(jìn)出車廠，行車密度大，加劇了導(dǎo)流板受撞擊與磨損的程度，進(jìn)而增加了打火拉弧的可能性。

（四）雜散電流的泄露

在系統(tǒng)正常運(yùn)行方式下，單二極管防護(hù)分段方式不可避免地要增加系統(tǒng)的雜散電流，具體分析如下。在雙邊供電情況下，當(dāng)列車運(yùn)行到靠近車輛段附近的出入段線時，正線的鋼軌電位為負(fù)值，車輛段內(nèi)的鋼軌電流流到正線鋼軌。當(dāng)列車運(yùn)行到靠近正線附近的出入段線時，正線的鋼軌電位為正值，正線鋼軌電流流到車輛段鋼軌。無論是從正線鋼軌流到車輛段的電流，還是車輛段鋼軌流到正線鋼軌的電流，都會入地后回到鋼軌，增加了車輛段與赤灣站區(qū)間的雜散電流。

三、解決方案

（一）方案一（從結(jié)構(gòu)上分析）

1.縮短檢修作業(yè)周期，頻繁更換分?jǐn)嘟^緣器，以消除分?jǐn)嘟^緣器磨耗嚴(yán)重的產(chǎn)生拉弧。

2.購買高電壓差的分段絕緣器?？梢詮姆?jǐn)嘟^緣器材質(zhì)和結(jié)構(gòu)要求考慮：

（1）材質(zhì)要求

①絕緣體應(yīng)采用高強(qiáng)度聚合材料，其強(qiáng)度隨時間的衰減每10年不得大于8％；其金屬連接件及各種附件、緊固件等均應(yīng)為輕型耐腐蝕材料。

②分?jǐn)嘟^緣器本體和承力索絕緣元件的絕緣體的自潔性和憎水性應(yīng)良好。

③分?jǐn)嘟^緣器各部件的材料應(yīng)有優(yōu)良的耐弧性。

（2）結(jié)構(gòu)要求

①分?jǐn)嘟^緣器允許受電弓雙向以80km/h速度通過，其結(jié)構(gòu)應(yīng)有較高的耐弧性外，并具有消弧能力，不允許發(fā)生電弧燒損分?jǐn)嘟^緣器各部件的情況。

②分?jǐn)嘟^緣器不應(yīng)存在任何擊傷受電弓滑板和其他部件的不良結(jié)構(gòu)。在曲線區(qū)段安裝時不應(yīng)有打弓現(xiàn)象。

③分?jǐn)嘟^緣器本體的絕緣體與受電弓非直接滑動接觸，滑動時不允許存在斷電間隙。

④分?jǐn)嘟^緣器與接觸線或承力索線夾在線材額定張力3倍的情況下，不應(yīng)發(fā)生線材與線夾之間的滑移。

⑤剛性懸掛分?jǐn)嘟^緣器自帶匯流排面應(yīng)與正常懸掛用的匯流排斷面一致。

⑥分?jǐn)嘟^緣器的使用壽命大于20年。

3.去除分段絕緣器，增加錨段關(guān)節(jié)。能使地鐵高速、平穩(wěn)、安全地從一個錨段過渡到另一個錨段，而不會因電壓差產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象。

（二）方案二（從技術(shù)上分析）

更改原供電方式

為了消除電氣拉弧燒傷，在高峰期發(fā)車或收車時段將出入段線分段絕緣器對應(yīng)的聯(lián)絡(luò)開關(guān)（赤段聯(lián)1、赤段聯(lián)2）進(jìn)行閉合。具備以下條件，方可投入出入段線聯(lián)絡(luò)開關(guān)，車輛段與赤灣站構(gòu)成雙邊供電：

1.手動投入單相導(dǎo)通裝置隔離開關(guān)。

運(yùn)行在出入段線的列車通過接觸網(wǎng)接受車輛段和赤灣兩個方向的電能。同樣，負(fù)電流分別向車輛段和赤灣站流回。這就要求鋼軌中電流正反兩個方向都可以流動，而單相導(dǎo)通裝置具有二極管的單相導(dǎo)通特性，所以必須手動閉合單相導(dǎo)通裝置內(nèi)隔離開關(guān)，使其二極管旁路。

2.閉鎖關(guān)系。

正常運(yùn)行時，聯(lián)絡(luò)隔離開關(guān)與車輛段直流饋線開關(guān)、赤灣站直流饋線開關(guān)之間需存在閉鎖關(guān)系，即在閉合聯(lián)絡(luò)隔離開關(guān)之前，先將車輛段直流饋線開關(guān)柜213、214和赤灣站直流開關(guān)柜211、212斷開。

當(dāng)赤灣牽引變電所解列時，閉合赤灣站越區(qū)隔離開關(guān)，由海上世界向聯(lián)絡(luò)開關(guān)支援供電，與車輛段構(gòu)成大雙邊供電。聯(lián)絡(luò)隔離開關(guān)與車輛段、海上世界之間需存在閉鎖關(guān)系，即在閉合聯(lián)絡(luò)隔離開關(guān)之前，先將車輛段直流饋線開關(guān)柜213、214和海上世界直流開關(guān)柜213、214斷開。

綜上所述，赤段聯(lián)1和赤段聯(lián)2的閉鎖條件如下圖所示：

赤段聯(lián)1閉鎖條件

赤段聯(lián)2閉鎖條件

3.雙邊聯(lián)跳。

投入出入段線隔離開關(guān)，車輛段與赤灣站構(gòu)成雙邊供電。為了確保滿足GB50517-92<<地下鐵道設(shè)計規(guī)范>>的第8.2.21條“在事故狀態(tài)下接觸網(wǎng)短路電流的保護(hù)，應(yīng)保證單邊供電接觸網(wǎng)區(qū)段一條饋線的開斷和雙邊供電接觸網(wǎng)區(qū)段兩條饋線的開斷”,車輛段與赤灣站應(yīng)增加雙邊聯(lián)跳保護(hù)功能。

4.定值修改。

（1）直流開關(guān)柜保護(hù)整定值修改

正常運(yùn)行時，車輛段向接觸網(wǎng)區(qū)域采用單邊供電，現(xiàn)將車輛段與赤灣區(qū)間聯(lián)絡(luò)開關(guān)投入，構(gòu)成雙邊供電。因此，在雙邊供電或大雙邊供電情況下，保護(hù)整定值不一定能滿足現(xiàn)場要求，則需重新計算各種保護(hù)整定值。

（2）鋼軌電位整定值修改

赤灣站鋼軌電位整定值為90V，而車輛段鋼軌電位整定值為60V。因此要修改車輛段鋼軌電位整定值，否則車輛段鋼軌限制裝置OV1、OV2、OV3經(jīng)常合閘并閉鎖，會導(dǎo)致雜散電流增加；赤灣站鋼軌電位限制裝置（OV1、OV2）不起作用。

四、結(jié)論

為了減少接觸網(wǎng)出入段線拉弧，甚至消除拉弧，不應(yīng)采用方案二，因為要增加雙邊聯(lián)跳保護(hù)、定值修改，任務(wù)重、困難比較大；應(yīng)采用方案一，最好采用絕緣錨段關(guān)節(jié)，能減少車輛段與赤灣站接觸網(wǎng)電壓差。

[1]鄭瞳熾，張明銳．城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)[M]．北京：中國鐵道出版社，2002．

[2]張少強(qiáng).城市軌道交通鋼軌電位研究與抑制[D].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)。2012.

[3]李國欣.直流牽引回流系統(tǒng)分析及軌電位相關(guān)問題研究[D].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)。2010.

[4] 王景濤，謝偉梁，劉平 。城市軌道直流系統(tǒng)雙邊聯(lián)跳裝置的原理與調(diào)試[J].電氣化鐵道，2001.