張學(xué)文

摘 ?要：本文主要介紹了地鐵車輛段股道接觸網(wǎng)在地鐵運(yùn)營(yíng)過程中容易產(chǎn)生異常電圧的問題;重點(diǎn)分析了地鐵車輛段股道接觸網(wǎng)產(chǎn)生異常電壓的表現(xiàn)以及如何通過更改配置來改善此狀況，減少對(duì)地鐵正常運(yùn)行帶來的影響。通過對(duì)地鐵車輛段股道接觸網(wǎng)異常電圧問題進(jìn)行分析，旨在改善電網(wǎng)異常對(duì)地鐵運(yùn)輸造成的影響。

關(guān)鍵詞：地鐵運(yùn)營(yíng);車輛段股道;接觸網(wǎng);電壓異常;解決辦法

地鐵車輛段股道接觸網(wǎng)是地鐵運(yùn)輸線路中的重要建設(shè)內(nèi)容之一，而此部分出現(xiàn)問題，將嚴(yán)重影響地鐵供電，導(dǎo)致地鐵無法正常運(yùn)行。因此，在日常的地鐵運(yùn)營(yíng)維護(hù)時(shí)，有必要對(duì)此部分給予重點(diǎn)關(guān)注，并對(duì)接觸網(wǎng)異常電圧現(xiàn)象進(jìn)行研究。

一、地鐵車輛段股道接觸網(wǎng)電壓異常問題概述

由于近年來地鐵車輛段股道接觸網(wǎng)在城區(qū)密集分布，對(duì)現(xiàn)有的電網(wǎng)造成了一定的壓力，同時(shí)也對(duì)周圍的設(shè)備產(chǎn)生一定影響。一般來說，接觸網(wǎng)電纜對(duì)周圍設(shè)備影響可分為靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，但在直流牽引電力系統(tǒng)的情況下，只考慮靜電感應(yīng)的影響。當(dāng)一個(gè)段內(nèi)或一條主線上的多條內(nèi)部地鐵相繼斷網(wǎng)時(shí)，會(huì)在相鄰線路上產(chǎn)生高壓，容易對(duì)周圍線路產(chǎn)生不良影響。帶電的電源線會(huì)在其周圍產(chǎn)生強(qiáng)大的靜電場(chǎng)。相鄰的電纜處于此環(huán)境時(shí)，線路與傳輸線之間的耦合電容產(chǎn)生靜電感應(yīng)電壓。這種現(xiàn)象稱為電容耦合或靜電感應(yīng)。靜電感應(yīng)在相鄰線路上產(chǎn)生靜電感應(yīng)電壓。次電壓會(huì)對(duì)線路造成一定的危害

二、接觸網(wǎng)電壓異常分析

經(jīng)多次實(shí)踐證明，通過關(guān)閉相應(yīng)通道隔離開關(guān)的方法，可以排除開關(guān)處漏電的可能。如果庫外接觸網(wǎng)帶電，則關(guān)閉所有鐵芯絕緣開關(guān)。由于接觸網(wǎng)電路沒有電，所以不存在鐵芯絕緣脫落的可能。如果所有導(dǎo)體絕緣開關(guān)都關(guān)閉且接地開關(guān)未接觸，則倉庫中的某些導(dǎo)體將被加壓到2kV以上，某些相鄰電路將檢測(cè)到異常高壓。經(jīng)過測(cè)試，電壓會(huì)跳變0.5kV以上。如果一條線通入電源，另一條線會(huì)在斷電后保持異常高的電壓。主要原因有：

（1）架空輸電線路剩余電壓仍然存在。由于架空輸電線路之間絕緣性能降低，運(yùn)行設(shè)備不能與斷開設(shè)備完全分離，導(dǎo)致斷電電路中產(chǎn)生殘余電壓。

（2） 感應(yīng)電壓。當(dāng)一個(gè)電路斷電且相鄰導(dǎo)體正常運(yùn)行而沒有停電時(shí)，架空線通過電容耦合實(shí)時(shí)在相鄰的故障接觸電路上產(chǎn)生感應(yīng)電壓。

（3） 電阻分壓器。水平固定電纜通過支撐架和導(dǎo)體鋪設(shè)在車庫中的架空線。絕緣體用作股線之間的絕緣體和絕緣元件。它們都具有絕緣電阻。根據(jù)基爾霍夫定律，當(dāng)有源接觸網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是有源節(jié)點(diǎn)，其他接觸網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是回路中的節(jié)點(diǎn)后，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)根據(jù)電阻值產(chǎn)生特定的電壓。

三、地鐵車輛段股道接觸網(wǎng)電壓異常問題解決策略

1.異常電壓測(cè)試

通過檢查導(dǎo)體之間的絕緣電阻可以得出真實(shí)物體中虛擬接觸網(wǎng)絡(luò)電壓分布的影響。當(dāng)架空線導(dǎo)體上的所有絕緣開關(guān)都關(guān)閉，同時(shí)接地開關(guān)也關(guān)閉時(shí)，對(duì)單芯電路進(jìn)行絕緣和耐壓測(cè)試。經(jīng)過測(cè)試，發(fā)現(xiàn)相同股線之間的接觸網(wǎng)絡(luò)由于網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的分離的作用，絕緣電阻測(cè)試達(dá)到287MΩ。與單鏈配對(duì)，當(dāng)施加2.5kV的電壓時(shí)，隨著導(dǎo)體之間距離的增加，絕緣絕緣體的數(shù)量增加，每個(gè)導(dǎo)體上的電壓趨于逐漸降低。這對(duì)應(yīng)于絕緣電阻模型的分壓。跨越網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)支柱后，絕緣電阻分壓消失（網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)支柱相鄰兩股間的絕緣電阻大于鐵芯對(duì)地絕緣電阻）。但是，當(dāng)對(duì)特定鐵芯施加壓力時(shí)，相鄰鐵芯的絕緣電阻分壓超過2kV。根據(jù)絕緣電阻模型的分壓，這種情況是由于導(dǎo)體之間的絕緣電阻遠(yuǎn)小于導(dǎo)體對(duì)地絕緣電阻所造成的。

2.接觸網(wǎng)仿真分析

為進(jìn)一步分析架空輸電線路的絕緣電阻匹配系數(shù)，將對(duì)停電時(shí)懸空狀態(tài)（未充電或不接地）的架空輸電線路電壓的電壓分布進(jìn)行仿真分析。仿真分析結(jié)果顯示：鐵芯間絕緣電阻與鐵芯與地間絕緣電阻的對(duì)應(yīng)關(guān)系直接影響停電時(shí)電路處于懸空狀態(tài)（未充電或未接地）的電壓分布。如果要減小電阻分壓器的影響，就需要增加導(dǎo)體之間的絕緣電阻，增加導(dǎo)體與地之間的絕緣電阻。針對(duì)上述測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的問題，相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)車輛段股線接觸網(wǎng)內(nèi)芯間絕緣子進(jìn)行了全部更換，更換后的絕緣子絕緣電阻超過10GΩ。更換絕緣體后，重新檢查導(dǎo)體之間的絕緣電阻，平均超過100兆歐，明顯高于更換前阻值。在2.5kV電壓下重新測(cè)試后，測(cè)試人員發(fā)現(xiàn)相鄰磁芯上的電壓明顯下降，數(shù)值降至500V以下，顯著降低了操作安全風(fēng)險(xiǎn)。

四、結(jié)語

綜上所述，針對(duì)車輛段電壓異常的情況，需要根據(jù)車輛段停車庫接觸網(wǎng)的實(shí)際分布來建立接觸網(wǎng)絕緣電阻分壓模型，以提高電壓的仿真分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。根據(jù)對(duì)車輛段電壓?jiǎn)栴}解決辦法及仿真結(jié)果分析可以發(fā)現(xiàn)：如果架空輸電線路停電后不與地線相連，而同一跨距的其余部分運(yùn)行正常，則其電壓分布由線路網(wǎng)絡(luò)絕緣電阻的比例決定。如果相鄰導(dǎo)體沒有斷線，由于接觸網(wǎng)電路的絕緣電阻匹配比導(dǎo)致的殘壓現(xiàn)象是在所難免的，這會(huì)對(duì)地鐵車輛段運(yùn)行造成很大影響。為了減少這種影響，架空線導(dǎo)體之間的絕緣電阻應(yīng)遠(yuǎn)高于絕緣電阻，并在地鐵車輛段接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)和安裝階段考慮絕緣電阻的匹配。

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