軌道交通接觸網(wǎng)殘留電壓及感應(yīng)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(yīng)電壓理論分析田勝利摘要：針對(duì)軌道交通接觸網(wǎng)系統(tǒng)停電時(shí)本線殘留電壓或相鄰線上的感應(yīng)電壓，本文以電工理論為基礎(chǔ)，進(jìn)行了理論分析和模擬計(jì)算，得出殘留電壓和感應(yīng)電壓的理論計(jì)算數(shù)據(jù)，對(duì)軌道交通運(yùn)營(yíng)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(yīng)電壓Abstract:Withregardtotheresidualvoltageinductivevoltage

2、onOCSofrailtransptationsystemthispaperintroducesthetheeticalanalysissimulatedcalculationfresidualvoltageinthelineinducedvoltageinadjacentlinebasedonelectriciantheythetheeticalcalculatedvalueofresidualvoltageinducedvoltag

3、eisobtainedwhichhasreferentialvaluefrailtransptationoperationmaintenance.Keywds:RailtransptationOCSpoweroffresidualvoltageinducedvoltage中圖分類(lèi)號(hào)：U231.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1007936X(2015)050032030引言近年來(lái)，國(guó)內(nèi)開(kāi)通的多條地鐵線路，在正線上或車(chē)輛段庫(kù)內(nèi)陸續(xù)出現(xiàn)接觸網(wǎng)停電

4、時(shí)，本線接觸網(wǎng)存在較長(zhǎng)時(shí)間殘留電壓或相鄰接觸網(wǎng)線上存在較高電壓等問(wèn)題。該現(xiàn)象對(duì)運(yùn)營(yíng)維護(hù)作業(yè)產(chǎn)生了影響，并對(duì)維護(hù)人員心理產(chǎn)生了負(fù)面作用。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)存在以下現(xiàn)象：（1）南京地鐵一號(hào)線車(chē)輛段檢修庫(kù)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(shí)超過(guò)600V。（2）蘇州地鐵一號(hào)線車(chē)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(hào)線夜間停電時(shí)，靖江路車(chē)站附近三軌存在超過(guò)440V的電壓。（4）廣州地鐵某個(gè)區(qū)間停電時(shí)，驗(yàn)電存

5、在100～500V的電壓；相鄰區(qū)間停電，驗(yàn)電時(shí)，又無(wú)電壓。北京地鐵規(guī)定，接觸網(wǎng)停電30min后，才能下線正式開(kāi)始檢修。針對(duì)上述現(xiàn)象，本文重點(diǎn)進(jìn)行城軌接觸網(wǎng)停電時(shí)，殘留電壓和感應(yīng)電壓的理論分析和模擬計(jì)算。為現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)提供理論依據(jù)，消除運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員對(duì)相關(guān)電壓的恐懼心理。1直流接觸網(wǎng)的特點(diǎn)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(guò)眾多絕緣子與大地作者簡(jiǎn)介：田勝利.

6、中鐵電氣化勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，教授級(jí)高級(jí)工程師，電話：13803062388。絕緣的向機(jī)車(chē)供電的系統(tǒng)，接觸網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)情況見(jiàn)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(chǎng)例圖接觸網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定：《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB501572013）第15.3.21條：車(chē)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(yīng)小于4040mm。2導(dǎo)體帶電現(xiàn)象2.1導(dǎo)體電容根據(jù)電容原理，任何2個(gè)相互靠近且彼此絕緣的導(dǎo)

7、體間均構(gòu)成一個(gè)電容器，其電容大小與導(dǎo)體形狀、相互間距離有關(guān)，與帶電荷數(shù)量無(wú)關(guān)。故城市軌道交通接觸網(wǎng)系統(tǒng)導(dǎo)體間或接觸網(wǎng)導(dǎo)體與大地間構(gòu)成電容器。2.2感應(yīng)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(jì)算出匯流排對(duì)地電容C=9.691012Fm根據(jù)式（3），可計(jì)算匯流排放電殘留電壓值，見(jiàn)表2。表2匯流排放電殘留電壓值表放電時(shí)間ms放電時(shí)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(yīng)電壓的分析及計(jì)算車(chē)輛段庫(kù)內(nèi)一條接觸網(wǎng)停電，相鄰線繼續(xù)作業(yè)時(shí)，停電接觸網(wǎng)線上感應(yīng)電壓的計(jì)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(duì)位置示意圖參見(jiàn)圖4，庫(kù)內(nèi)導(dǎo)高假設(shè)為5m，導(dǎo)線間距4.6m，則電容分壓計(jì)算式為L(zhǎng)LLLLLeCCCUU=（4）由式（1）、

9、式（2）、式（4）可計(jì)算出，停電導(dǎo)體（接觸網(wǎng)）上感應(yīng)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(cè)》，簡(jiǎn)化計(jì)算式如下：222gcbacbUkU=（5）式中，a、b、c分別為導(dǎo)線間相互位置尺寸

10、。由式（5）計(jì)算相鄰導(dǎo)線感應(yīng)電壓U=527V6分析及應(yīng)對(duì)措施綜上所述，可以得出：（1）當(dāng)帶電導(dǎo)體（三軌）斷電時(shí)，由于導(dǎo)體（三軌）是絕緣安裝的，導(dǎo)體上存在的電荷無(wú)法瞬時(shí)釋放，此時(shí)導(dǎo)體（三軌）上存在的電壓既為殘留電壓，隨著時(shí)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(guò)10～20min后其幅值仍可達(dá)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(jì)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(chē)輛段庫(kù)內(nèi)一條接觸網(wǎng)停電，相鄰線繼續(xù)作業(yè)時(shí)，停電接觸網(wǎng)上感應(yīng)電壓可達(dá)500多伏。因此，應(yīng)采取如下相應(yīng)措施：（1）保護(hù)裝置檢測(cè)電壓：1500V時(shí)，建議大于700V；750V時(shí)，建議大于450V。（2）接觸網(wǎng)停電后，各系統(tǒng)進(jìn)行檢修作業(yè)時(shí)，掛地線是第一步，以消除靜電感應(yīng)和殘留電壓。此過(guò)程中出現(xiàn)的放電現(xiàn)象是正常的。（3）有條件時(shí)，可采用電動(dòng)掛地線措施，以消除檢修作業(yè)人員的恐懼心理。7結(jié)語(yǔ)針對(duì)城軌供電接觸網(wǎng)