广州地铁轨电位过高分析及研究.docx

DOI:10.3969/j.issn.1009-9492.2012.06.041广州地铁轨电位过高分析及研究吴显志（广州市地下铁道总公司建设总部，广东广州510380）摘要：结合国内外研究现状和发展趋势，简述广州地铁轨电位过高问题的现状及国内外目前对这个问题的解决方法和思路。关键词：钢轨电位；屏蔽门；回流通路中图分类号：U231+.8文献标识码：A文章编号：1009－9492(2012)06－0142－03GuangzhouMetroHighRailPotentialAnalysisandResearchWUXian-zhi（GuangzhouMetroCorporationconstructionheadquarters，Guangzhou510380，China）Abstract:Accordingtothedomesticandforeignresearchpresentsituationandthetrendofdevelopment，thispapersimplyintroducedtheGuangzhouMetrohighrailpotentialproblem，andputsforwardmethodsandtrainofthoughttosolveit.Keywords:railpotential；shieldingdoor；returnpaths1背景目前国内的城市轨道交通均采用DC750V或DC1500V供电，由接触网提供电能给车辆，牵引电流通过区间轨道流回到牵引变电所整流机组负极。已经开通运营的广州市城市轨道交通采用直流1500V牵引供电系统，其中一号线为架空柔性悬挂接触网供电方式，二号线、三号线、八号线和广佛线为架空刚性悬挂接触网供电方式，四号线和五号线为三轨供电方式。广州所有城市轨道交通均采用U60钢轨回流系统，直流电流从变电所流出，经接触网到机车，驱动机车运行，最后经钢轨流回牵引变电所。由于轨道自身阻抗及杂散电流影响，轨道和地之间会产生电位差，严重时可危及人身安全。为了限制钢轨电位，在工程设计时采用在车站设置钢轨电位限制装置(RailOver-VoltageProtectionDevice，OVPD)，钢轨电位限制装置一端接钢轨，另一端接地母排。钢轨电位限制装置内设置隔离开关，在正常运行方式下是处于打开状态，当钢轨电位限制装置测量到钢轨和接地母排之间的电位差达到设定值时，钢轨电位限制装置合闸，将钢轨和地短接，延迟一段时间（时间可设定）后，装置自动打开。钢轨电位限制装置自动测量钢轨和地母排之间的电位差，钳制钢轨电位在安全电位以下。目前在国内已建成投入运行的城市轨道交通系统中，普遍存在轨电位异常升高的问题。据检测，钢轨与地之间的入地电流在钢轨电位装置动作时大于800A。钢轨电位限制装置动作很多次，甚至导致直流框架保护动作，大面积直流停电。当钢轨电位限制装置动作时，特别是当有多台轨电位动作时，经常会有大量电流经以大地为回路流通，对地下的金属管线会产生电腐蚀。在实际操作中，有人为了保证安全，采取将全线部分变电所轨电位限制装置处于永久接地状态。这个办法固然能起到降低钢轨电位的作用，可是这时大量的钢轨回流通过钢轨电位限制装置流入地网，形成杂散电流，对地网和车站金属结构产生腐蚀，影响地网和车站金属结构的使用寿命，直至影响到车站的使用寿命。收稿日期：2012－01－30流在广州地铁的运营中发现，每条运营线路的部分车站均存在轨电位普遍偏高的现象，造成每条线路均有2至3个车站的钢轨电位限制装置频繁动作，一旦钢轨电位限制装置动作失灵则对地铁的运营安全及乘客的人身安全带来威胁；同时，在运营中发现，由于轨电位的存在，屏蔽门外框结构等对相邻金属部件有放电火花的现象时有发生。为减轻轨电位升高给地铁的运营安全及乘客的人身安全，对每条线路的2至3个车站临时采取人工永久合闸钢轨电位限制装置的措施，采取该临时措施虽然解决了地铁的运营安全及乘客的人身安全的问题，但带来了对隧道、道床的结构钢和附近的金属管线造成不同程度的电腐蚀等问题。通过对实际系统中产生的钢轨电位进行理论分析，很难解释实际发生的异常的钢轨电位值（由于钢轨的连接形式和直流电阻计算出的轨电位值比较小），找出钢轨电位异常升高的因素，找出解决方法，为地铁提供安全的运营条件。钢轨与屏蔽门相连，屏蔽门通过绝缘法安装与车站站台结构绝缘，保证了乘客上下车时不受钢轨电位的影响。但由于屏蔽门安装没能完全绝缘，在实际运营过程中，屏蔽门与车站结构钢筋之间发生放电现象，存在安全隐患，必须要彻底解决。2国内外相关技术现状从城市轨道交通开始建设时，钢轨电位对人身安全的影响一直是关注的重点。英国和欧洲标准（BSEN50122-1）对此有明确的规定：在直流牵引系统中，短时（小于0.1秒）允许接触电压660V