摘要：本文通过介绍地铁接触网残留电压过高导致无法送电的典型故障案例，多方面分析无法送电的原因，从不同角度探讨可行的防范措施。
关键词：接触网；残留电压；防范对策
Abstract：In this paper，by introducing the typical failure cases caused by too high residual voltage in Metro catenary which leads to failure to transmit electricity，the reasons for the failure of the power supply are analyzed in many aspects，and the feasible precautions are discussed from different angles.
Key word：Overhead contact network，residual voltage，Preventive measures
前言：目前已有多个城市正式开通运营地铁线路，在某些已经运营的线路中，陆续遇到接触网停电后验电仍然有电，或者在送电的过程中因线路检测不通过而直流断路器无法合闸送电的情况。本文通过两次典型送电无法成功的案例分析，从多方面分析提出解决方案，为设计提供建议，为制定相关制度提供依据。
1 地铁接触网送电流程
依据供电设备特点、功能及保护配置方案，地铁供电专业有其固定的倒闸操作原则及顺序，送电时应先闭合隔离开关，后闭合断路器，停电时反之。在地铁直流牵引系统中，为检测判定接触网系统送电前是否正常，设置一套线路检测装置。断路器在接到合闸指令后，通过旁路限流电阻，将电压加至送电线路，通过电阻判断线路是否发生短路故障。通过线路测试后，断路器方可合闸。
2 送电不成功案例
案例一概况：某轨道交通线路一期工程已正式运营，二期工程暂未开建，该线末端站上行04接触网供电臂仅包含一个锚段，长219m。该供电臂由该末端站牵混所1021隔离开关单边供电，同时负担火车站站前辅助线供电（1061隔开常闭，1051隔开常开）。火车站下行区间接触网05供电臂包含火车站至B站两站两区间，正常双边供电。
2017年7月13日03时30分，区间作业结束后电力调度对正线接触网进行送电。送电采取选站式程控方式进行，由B站至火车站方向选取。B站各直流开关柜断路器、隔离开关合闸完毕后，对火车站送电时发现火车站102断路器线路检测不通过合闸失败。
图3 案例2接触网拆除后示意图
3故障原因分析
以上两起无法送电案例中，经现场检查供电设备均正常，未出现非正常状态，同时查看相关数据显示线路残留电压过高，超过直流开关柜线路测试残留电压定值，线路测试不通过。根据两起案例现场检查发现，该套线路检测装置残留电压整定值为150V，合闸时线路检测装置均检测到未送电区段存在200V左右电压，大于检测装置残留电压整定值，检测不通过导致合闸失败。
4 残留电压分析
根据静电感应原理，一个带电的物体与不带电的导体相互靠近时由于电荷间的相互作用，会使导体内部的电荷重新分布，异种电荷被吸引到带电体附近，而同种电荷被排斥到远离带电体的导体另一端，使得不带电导体带电。
4.1残留电压理论计算
按牵引供电设计手册公式（P215）（静电感应电压计算公式）
Vjj = k2•U•
式中：
k2 — 系数，对于单线取0.4，对复线取0.6
a — 感应导线与带电导线间距；
b — 感应导线距地面高度；
c — 带电导线距地面高度；
根据现场实际情况，一条供电臂带电时，相当于单线，k2取0.4；绝缘锚段关节设计值a为300mm，刚性分段绝缘器两导流板间空气绝缘间隙为150mm，此处取300mm；《地铁设计规范》（GB50157-2013）第15.3.21 条：隧道内接触线距轨面的高度不应小于4 040 mm，因此b，c取4040mm。
Vjj = 0.4×1500× = 299.18V
a取150mm时，计算结果为299.79v。实际中k2可以理解为“屏蔽系数”，刚性触网绝缘锚段关节间忽略不计评比系数，计算结果748V左右。
4.2现场测试情况与静电感应电压（请师兄指导下有否理论公式可以判定供电臂距离与静电感应电压的关系，以及感应电压衰减与时间的关系）
图4 案例电容效应感应点
为验证感应点与感应电压的关系，对X市火车站及类似区域分别进行了分合闸测试，测试结果如下：
1）火车站测试结果：
根据该区域测试结果，19、20供电臂瞬时最高静电感应电压均仅为399V左右，19、20供电臂静电感应电压稳定后衰减为0；案例区域04供电臂长度为876.7m，相似区域19供电臂长度为2760m，20供电臂长度为2736m。现场04供电臂感应电压瞬时值最高达到702V，04供电臂在05与06供电臂送电后，会产生193V稳定感应电压。稳定感应电压值直接决定线路测试是否通过。由此可知接触网产生的感应电压稳定值与接触网长度有关。
5 防范措施
5.1 优化接触网供电臂范围
根据测试结果，在设计阶段，可根据线路总里程、客流预测、牵引变电所设置情况等综合考虑，合理设置接触网分段位置，优化供电距离，使供电臂的长度在合理范围内，并减少存车线分段设置相互影响，从源头上最大限度减少全线接触网残留电压。
5.2 调整作业时间
依据接触网残留电压衰减时间与距离之间的关系，合理规划倒闸操作间隔时间。在日常维保作业中，应根据作业内容及需求条件，统筹考虑，合理安排接触网停送电，避免不必要的倒闸操作。在接触网停电后，应预留充足的接触网残留电压衰减时间，避免短时间内重复停送电导致送电不成功。北京地铁有规定，接触网停电30 min 后，才能下线正式开始检修。
5.3 调整保护整定值
部分特殊区段因接触网供电臂距离过短或其他设计因素，导致该区段接触网残留电压或感应电压较大，在确认接触网无其他风险因素情况下，可在合理范围内适当调高部分直流开关柜线路检测定值，使得线路检测能够躲过对应接触网供电臂残留电压，顺利送电。
5.4 优化送电顺序
通过优化倒闸顺序确保送电成功。如本文案例一中，04供电臂距离较短，且其残留电压值受06供电臂影响，残留电压相对较大。在04、06供电臂均需送电时，可人为规定，先对04供电臂送电，后对06供电臂送电，从而降低残留电压对送电的影响，保证接触网顺利送电。
结束语：随着人们经济水平的提高，对城市地铁运营的安全可靠性和舒适性的要求也逐渐提高。接触网是一种特殊的输电线路，其性能关系着机车的运输能力与安全。本文通过对接触网残留电压的问题进行分析，提出改善接触网性能的一些措施，希望能够提高接触网的安全可靠性与运行品质，为正在进行的大规模地铁建设提供有利的帮助，从而促进城际轨道的飞速发展。
参考文献：
[1]田胜利.轨道交通接触网残留电压及感应电压理论分析[J].电气化铁道，2015.
[2]中华人民共和国建设部.地铁设计规范[m].中国计划出版社，2003.5.30.
[3]彭定波.提高地铁接触网性能的措施[J].技术与市场，2012.5.
论文作者:郑斌
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/9/12
标签：电压论文; 线路论文; 感应论文; 地铁论文; 静电感应论文; 测试论文; 断路器论文; 《基层建设》2018年第20期论文;