軌道交通接觸網(wǎng)殘留電壓及感應電壓理論分析

1、城市軌道交通電氣化鐵道2015年第5期32軌道交通接觸網(wǎng)殘留電壓及感應電壓理論分析田勝利摘要：針對軌道交通接觸網(wǎng)系統(tǒng)停電時本線殘留電壓或相鄰線上的感應電壓，本文以電工理論為基礎(chǔ)，進行了理論分析和模擬計算，得出殘留電壓和感應電壓的理論計算數(shù)據(jù)，對軌道交通運營檢修具有一定的參考意義。關(guān)鍵詞：軌道交通；接觸網(wǎng)；停電；殘留電壓；感應電壓Abstract:Withregardtotheresidualvoltageinductivevoltage

2、onOCSofrailtransptationsystemthispaperintroducesthetheeticalanalysissimulatedcalculationfresidualvoltageinthelineinducedvoltageinadjacentlinebasedonelectriciantheythetheeticalcalculatedvalueofresidualvoltageinducedvoltag

3、eisobtainedwhichhasreferentialvaluefrailtransptationoperationmaintenance.Keywds:RailtransptationOCSpoweroffresidualvoltageinducedvoltage中圖分類號：U231.8文獻標識碼：B文章編號：1007936X(2015)050032030引言近年來，國內(nèi)開通的多條地鐵線路，在正線上或車輛段庫內(nèi)陸續(xù)出現(xiàn)接觸網(wǎng)停電

4、時，本線接觸網(wǎng)存在較長時間殘留電壓或相鄰接觸網(wǎng)線上存在較高電壓等問題。該現(xiàn)象對運營維護作業(yè)產(chǎn)生了影響，并對維護人員心理產(chǎn)生了負面作用。根據(jù)現(xiàn)場反應存在以下現(xiàn)象：（1）南京地鐵一號線車輛段檢修庫內(nèi)，一條線停電，相鄰線有電，停電接觸網(wǎng)上存在電壓有時超過600V。（2）蘇州地鐵一號線車輛段一條接觸網(wǎng)停電，相鄰線發(fā)現(xiàn)存在800V的電壓。（3）天津地鐵2號線夜間停電時，靖江路車站附近三軌存在超過440V的電壓。（4）廣州地鐵某個區(qū)間停電時，驗電存

5、在100～500V的電壓；相鄰區(qū)間停電，驗電時，又無電壓。北京地鐵規(guī)定，接觸網(wǎng)停電30min后，才能下線正式開始檢修。針對上述現(xiàn)象，本文重點進行城軌接觸網(wǎng)停電時，殘留電壓和感應電壓的理論分析和模擬計算。為現(xiàn)場維護提供理論依據(jù)，消除運營維護人員對相關(guān)電壓的恐懼心理。1直流接觸網(wǎng)的特點及技術(shù)規(guī)定目前軌道交通接觸網(wǎng)系統(tǒng)供電電壓制式分1500V和750V；受流方式分架空接觸網(wǎng)和三軌方式。眾所周知接觸網(wǎng)系統(tǒng)是通過眾多絕緣子與大地作者簡介：田勝利.

6、中鐵電氣化勘測設(shè)計研究院有限公司，教授級高級工程師，電話：13803062388。絕緣的向機車供電的系統(tǒng)，接觸網(wǎng)現(xiàn)場情況見圖1。a架空柔性接觸網(wǎng)b架空剛性接觸網(wǎng)c三軌圖1接觸網(wǎng)系統(tǒng)現(xiàn)場例圖接觸網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定：《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB501572013）第15.3.21條：車輛基地的地上線路接觸線距軌面高度宜為5000mm。隧道內(nèi)接觸線距軌面的高度不應小于4040mm。2導體帶電現(xiàn)象2.1導體電容根據(jù)電容原理，任何2個相互靠近且彼此絕緣的導

7、體間均構(gòu)成一個電容器，其電容大小與導體形狀、相互間距離有關(guān)，與帶電荷數(shù)量無關(guān)。故城市軌道交通接觸網(wǎng)系統(tǒng)導體間或接觸網(wǎng)導體與大地間構(gòu)成電容器。2.2感應起電城市軌道交通電氣化鐵道2015年第5期34匯流排截面：2213mm匯流排等效半徑：26.5mm匯流排等效高度：4095mm根據(jù)式（1）計算出匯流排對地電容C=9.691012Fm根據(jù)式（3），可計算匯流排放電殘留電壓值，見表2。表2匯流排放電殘留電壓值表放電時間ms放電時間s殘留電壓V

8、100.0148.098352200.021.542301300.030.049455400.040.001586500.050.0000515接觸網(wǎng)感應電壓的分析及計算車輛段庫內(nèi)一條接觸網(wǎng)停電，相鄰線繼續(xù)作業(yè)時，停電接觸網(wǎng)線上感應電壓的計算可采用電容分壓的原理，如圖4所示。注：1帶電接觸網(wǎng)；2停電接觸網(wǎng)圖4接觸網(wǎng)相對位置示意圖參見圖4，庫內(nèi)導高假設(shè)為5m，導線間距4.6m，則電容分壓計算式為LLLLLLeCCCUU=（4）由式（1）、

9、式（2）、式（4）可計算出，停電導體（接觸網(wǎng)）上感應電壓：1212L1023.7)6004.052ln(11085.8π2)2ln(π2??===rhLCεFm1212LL1002.4)6004.06.4ln(11085.8π)ln(π??===rDLCεFm02.423.702.45001LLLLLLe==CCCUU=536V根據(jù)《牽引供電手冊》，簡化計算式如下：222gcbacbUkU=（5）式中，a、b、c分別為導線間相互位置尺寸

10、。由式（5）計算相鄰導線感應電壓U=527V6分析及應對措施綜上所述，可以得出：（1）當帶電導體（三軌）斷電時，由于導體（三軌）是絕緣安裝的，導體上存在的電荷無法瞬時釋放，此時導體（三軌）上存在的電壓既為殘留電壓，隨著時間的推移，三軌上殘留電壓逐漸衰減。依據(jù)三軌絕緣體絕緣電阻的不同，殘留電壓經(jīng)過10～20min后其幅值仍可達150～500V。（2）地下剛性接觸網(wǎng)由于絕緣電阻在R=300106?左右，根據(jù)前述的理論計算，在左右相鄰供電分區(qū)

11、接觸網(wǎng)停電后，其殘留電壓釋放較快。（3）車輛段庫內(nèi)一條接觸網(wǎng)停電，相鄰線繼續(xù)作業(yè)時，停電接觸網(wǎng)上感應電壓可達500多伏。因此，應采取如下相應措施：（1）保護裝置檢測電壓：1500V時，建議大于700V；750V時，建議大于450V。（2）接觸網(wǎng)停電后，各系統(tǒng)進行檢修作業(yè)時，掛地線是第一步，以消除靜電感應和殘留電壓。此過程中出現(xiàn)的放電現(xiàn)象是正常的。（3）有條件時，可采用電動掛地線措施，以消除檢修作業(yè)人員的恐懼心理。7結(jié)語針對城軌供電接觸網(wǎng)