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地铁直流牵引回流系统综述

地铁直流牵引回流系统综述

摘要：

地铁直流牵引回流系统是由钢轨、回流电缆、轨电位装置、单向导通装置、

排流柜以及隧道结构钢筋等组成的。本文将按照常规回流和故障回流两种情况，分

析直流牵引回流系统各部分组成和相互之间的配合。

关键词：直流牵引，常规回流，故障回流，迷流，框架

1前言

直流牵引与交流牵引相比具有辐射干扰低、绝缘防护要求等级低、运行方

式易调整、供电连续可靠、保护设置相对简单和实现高品质再生制动，以及不存在

分相问题等优点，因此，在国内外地铁行业得到广泛应用。直流牵引系统可简单划

分为牵引电源、牵引负荷和牵引回流三个子系统。牵引电源部分包括整流变压器

(RCT)、整流器(RC)、正极直流母排（B+）和负极直流母排（B-）；牵引负荷主要指

电客车；牵引回流系统是由回流钢轨（R）、回流电缆、轨电位限制装置（RVLD）、单

向导通装置(DT)、排流柜(DR)以及隧道结构钢筋等组成的，各部分相辅相成，共同

构成了牵引电流的回流通路，保证牵引电流常规情况和故障情况下都能顺利回流到

电源负极。

2常规回流

常规情况，直流牵引电经整流器输出至

牵引所正极直流母排B+，再经馈线开关和上网刀闸将牵引电输送至接触网；

电客车经受电弓从接触网上引入直流牵引供电，经电客车内主逆变器负极流出至电

客车的轮对；电客车轮对再将主逆变器负极的电在图1中的A点传至与其直接接触

——文章来源网络，仅供个人学习参考

的回流钢轨；由于回流钢轨与道床之间有一层绝缘性能良好的橡胶垫，因此大部分

回流都经过钢轨回流Ic流至牵引所附近的B点，只有一小部分回流通过绝缘不良的

地方流入道床或隧道结构，这部分电流则形成了地铁杂散电流Is；在B点附近，钢

轨回流Ic直接通过回流电缆流回牵引所负极直流母排（B-），杂散电流Is则经过具

备单相导通功能的排流柜DR流回牵引所负极直流母排（B-），至此，完成一个完整

的牵引回流过程。

3故障回流

3.1回流能力不足情况下的回流

在以下两种情况下会引起牵引回流能力的不足：1）当地铁线路上行车密度

超过设计密度；2）回流电缆部分或全部由于某种原因不能导电。此时，大部分牵引

电流仍将以常规回流的形式，流回牵引所负极直流母排。但由于回流通路不畅，从

电客车轮对流至钢轨上的电荷将不断的累积，从而引起钢轨电位的抬升。当钢轨电

位抬升至轨电位限制装置的整定值时，RVLD内的接触器将会闭合将钢轨与变电所内

接地网连通，将这部分无法顺利回流的电荷排入地铁接地系统，从而使钢轨电位下

降至人体的安全电压以下。这两部分非常规回流最终都将在经杂散电流收集装置由

排流柜DR回流至牵引所负极直流母排，形成完整的牵引回流过程。

3.2接触网对地或钢轨短路故障时的回流

当发生接触网对钢轨短路故障时，直流牵引供电的回流路径与本文3.1节

中回流能力不足情况下的回流相同，只是回流电流大了数倍。

当发生接触网对地短路故障时，由于道床的电位相对钢轨高出数倍，所以

大部分故障电流会经过绝缘薄弱的地方由道床流入钢轨，再按照本文3.1节中回流

能力不足情况下的回流方式，回流至牵引所负极直流母排，形成完整的牵引回流过

程。

——文章来源网络，仅供个人学习参考

3.3变电所内直流牵引系统短路故障时的回流

牵引变电所内的直流牵引供电设备都设计和安装在同一房间内，所有设备

的柜体外壳对地绝缘安装并用电缆连通形成一个保护人员的框架（如图1中虚线框

所示），该框架在负极柜内经小电阻与变电所接地系统连接。当发生整流器正极对外

壳短路、直流开关电气部分对外壳短路时，所有短路电流都将经过负极柜内的小电

阻流入接地系统（框架保护模块通过检测该电流的大小来启动框架保护，以切断故

障电源并隔离故障），最后经排流柜DR回流至牵引所负极直流母排，形成完整的牵

引回流过程。

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