佟志欣

中車(chē)大連機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司 遼寧大連 1 1 6 0 2 1

以深圳某地鐵增購(gòu)車(chē)輛后進(jìn)行地鐵車(chē)輛接地方案優(yōu)化進(jìn)行案例論證，方案實(shí)施中對(duì)實(shí)際運(yùn)行中地鐵發(fā)生的軸承、電蝕等事故原因進(jìn)行深入分析，從接地保護(hù)方案優(yōu)化角度提出改進(jìn)保護(hù)性接地技術(shù)運(yùn)用，經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證效果良好。

1 地鐵車(chē)輛接地系統(tǒng)分類(lèi)

隨著城軌快速發(fā)展，地鐵的自動(dòng)化、智能化設(shè)備不斷增加，在設(shè)備布局上逐漸密集，電磁環(huán)境變得復(fù)雜，電磁兼容問(wèn)題成為重要問(wèn)題。這是為了保證電氣設(shè)備可靠運(yùn)行以及維護(hù)人身安全而進(jìn)行的技術(shù)性應(yīng)用，使得地鐵能夠具有良好的地鐵性能，防止出行電機(jī)軸承電蝕等重大事故出生。在分類(lèi)上，地鐵車(chē)輛接地系統(tǒng)可按功能分為工作接地和保護(hù)接地。前者通過(guò)軸承接地端實(shí)現(xiàn)電源負(fù)端回流與軌道相連的高壓電源，通過(guò)車(chē)輛絕緣子與導(dǎo)線連接，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向架和接地導(dǎo)線的相連，通過(guò)接地導(dǎo)線與軸端接地回流裝置，最終實(shí)現(xiàn)變電所電壓負(fù)端的高壓回路。保護(hù)接地是地鐵車(chē)輛用電設(shè)備出現(xiàn)磨損、進(jìn)水、潮濕等后帶電導(dǎo)線出現(xiàn)漏電，這是由于設(shè)備超負(fù)荷引發(fā)漏電情況，在環(huán)境氣體污染、灰塵沉積共同作用下，容易發(fā)生電弧擊穿打火，因此實(shí)施用電設(shè)備保護(hù)接地非常有必要。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，車(chē)輛內(nèi)所有導(dǎo)電車(chē)輛零部件通過(guò)保護(hù)接地，以較低電阻連接到車(chē)體上，在地面裝置、保護(hù)導(dǎo)體和車(chē)體之間實(shí)現(xiàn)保護(hù)接地通道的設(shè)置，并實(shí)施各類(lèi)檢查手段以確保道路不會(huì)發(fā)生故障。

2 車(chē)輛接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用

在深圳某地鐵增加車(chē)輛組之后每節(jié)車(chē)下配置牽引逆變器以及輔助逆變器，受電弓設(shè)置影響，在電弓引入之后，輔助逆變器、牽引逆變器共同發(fā)電。工作接地通過(guò)設(shè)置在車(chē)上的接地匯流排與軸端接連裝置，實(shí)現(xiàn)了工作電流不會(huì)流回車(chē)體的問(wèn)題。接近匯流排與車(chē)底絕緣，在輔助逆流器的作用下真正實(shí)現(xiàn)回流之后，最終流回蓄電池充電機(jī)保護(hù)接地。各部件、金屬件以車(chē)體作為接地電位包括prs、側(cè)頂板電氣柜、底架設(shè)備保護(hù)接地；車(chē)體間車(chē)體專(zhuān)項(xiàng)嫁接和牽引電梯間也進(jìn)行保護(hù)接地。接地主要包括底架的高壓電氣設(shè)備接地，如牽引逆變器、低壓箱蓄電池等，通過(guò)低阻抗的接地與車(chē)體連接，通過(guò)16毫米的軟通絞線與C型槽進(jìn)行鏈接，車(chē)頂?shù)谋Ｗo(hù)接地主要包括電弓管道、避雷器、空調(diào)機(jī)組等。使用鉚接的方式進(jìn)行軟銅絞線和車(chē)體的連接，通過(guò)兩根接地電纜相互連接，確保電氣傳導(dǎo)部件處在零點(diǎn)位[1]。

保護(hù)性接地點(diǎn)的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)接地的回流，每個(gè)車(chē)體均通過(guò)30M兆歐的保護(hù)，接地電阻和匯流排進(jìn)行相連。鋁合金車(chē)體電阻小于鋼軌電阻，因此在進(jìn)行連接的時(shí)候，車(chē)體之間的環(huán)流增加了30M兆歐接地電阻之后，避免車(chē)流之間的環(huán)流造成軸承電蝕，同時(shí)所有的DC110V富集在車(chē)底架蓄電池箱內(nèi)與絕緣匯流箱連，使每輛車(chē)與輪軌之間保持等電位，接地匯流排與30M兆歐的電阻相連，防止車(chē)體回流造成DC110V電壓波動(dòng)。通過(guò)30M兆歐的電阻相連，還能保護(hù)接地，基本上滿足規(guī)定要求。

3 軸承電蝕故障發(fā)生原因分析

在進(jìn)行施工時(shí)發(fā)現(xiàn)牽引電機(jī)通過(guò)軸承時(shí)存在批量問(wèn)題，故障經(jīng)過(guò)排查發(fā)現(xiàn)異響，主要是由于損傷造成明顯的電蝕，周期性條紋性痕跡就是證據(jù)，該位置發(fā)生了燒傷痕跡，表明缺陷的形成加速了軸承磨損，特定的軸承電源流再產(chǎn)生高頻共模電壓，使軸承熔電流存在導(dǎo)致軸承軸電壓形成導(dǎo)電回路產(chǎn)生軸電流高頻DV/DT作用，使得電機(jī)內(nèi)部電容上產(chǎn)生充放電電流，在一定程度上轉(zhuǎn)子軸電壓升高產(chǎn)生軸承電流，這是電容的累積作用下造成軸承電流的危害，導(dǎo)致隨著軸承電壓數(shù)值和脈沖頻率的增加，軸承電流使?jié)櫥瑒┌l(fā)生化學(xué)變化，從而降低軸承座圈的壽命。軸承電壓大于潤(rùn)滑劑絕緣坎值時(shí)產(chǎn)生的電容，使得穿油膜產(chǎn)生放電電流增大情況，軸承機(jī)械磨損[2]。

4 抑制腐蝕措施

4.1 優(yōu)化逆變器付及EMA電容選型，抑制軸承電腐蝕，采取優(yōu)化措施能從根本上解決損傷發(fā)生，并增加軸承電流，線路回路能夠保護(hù)軸承，采用軟銅絞線可以降低電路電感值，電容的具體安裝位置盡可能接近軸承減小軸電壓。

4.2 調(diào)整接地方案安裝的轉(zhuǎn)向架構(gòu)建和終端接地裝置之間的接地方案。通過(guò)改進(jìn)調(diào)整接地電子接入位置，降低線路感抗值，減小軸承電流的同時(shí)，提供低抗之路，優(yōu)化牽引電機(jī)接地，實(shí)施車(chē)輛保護(hù)接地改進(jìn)方案后，增加保護(hù)性接地點(diǎn)以及保護(hù)接地電阻，從車(chē)體與軸端接地位置進(jìn)行改變，在轉(zhuǎn)相架構(gòu)架和軸端接地位置之間，通過(guò)匯流排接點(diǎn)與裝置連接，改進(jìn)方案實(shí)施之后節(jié)點(diǎn)與軸端接地裝置實(shí)現(xiàn)相連。車(chē)體保護(hù)接地電阻一端與二位端轉(zhuǎn)向架構(gòu)架相連，經(jīng)過(guò)測(cè)試車(chē)輛在實(shí)驗(yàn)階段以全牽引、全制動(dòng)的方式，驗(yàn)證了逆變器EMI選型和接地電路調(diào)整能夠產(chǎn)生降低軸承電壓的效果，在保持原有接地方式不變的情況下，運(yùn)用EMI電容值最高設(shè)置可使電機(jī)軸承電壓達(dá)到126-142V，使得電機(jī)軸承能夠避免電蝕危害。在保持原有EMI電容值的同時(shí)，采用調(diào)整接地方案的方法，運(yùn)用優(yōu)化逆變器電容，降低軸承電壓，使得周升電壓明顯降低[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

地鐵車(chē)輛安全運(yùn)行的前提是優(yōu)良的接地方案關(guān)系到設(shè)備安全運(yùn)行和人身安全。在車(chē)輛接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)故障原因予以分析并針對(duì)原因提出優(yōu)化的接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。改進(jìn)后的保護(hù)接地方式能夠防止軸承墊時(shí)，減小牽引電機(jī)軸承電壓。新改造后的列車(chē)保護(hù)接地設(shè)計(jì)方案可以為今后的車(chē)輛接地應(yīng)用提供借鑒。