關于投入車輛段出入段線隔離開關的探討與分析

劉　旦/深圳地鐵集團有限公司

關于投入車輛段出入段線隔離開關的探討與分析

劉旦/深圳地鐵集團有限公司

對城市軌道交通接觸網，正線上與車輛段供電分段設置是采用分斷絕緣器，而出入段分段絕緣器發生過拉弧嚴重，因此投入車輛段與正線上出入段線隔離開關是否必要。本文重點分析了分段絕緣器拉弧的原因，提出了消除分段絕緣器拉弧的各種方案，并在技術、結構、可行性上選擇最優方案。

出入段線 ; 拉弧;分斷絕緣器;雙邊聯跳;定值修改

一、問題的提出

開通初期，蛇口西車輛段出入段線分段絕緣器曾發生過拉弧嚴重導致滑靴電氣磨耗異常，后經過更換分段絕緣器及調整工作方向，拉弧減弱，但是由于出入段線分段絕緣器處于不同的供電分區會有電壓差的存在，受電弓經過仍有輕微的拉弧現象。

拉弧打火現象較為普遍，主要是發生在車輛段的薄弱環節——出入段線。出入段線連接著正線，一旦分斷絕緣器燒傷、損傷甚至被拉斷造成弓網事故，就將直接影響正線行車。到目前為止，車輛段柔性接觸網分斷絕緣器異常主要表現為拉弧燒損，主絕緣燒黑、導流板燒出銅瘤，更嚴重的是導流板直接燒斷。

為什么會出現拉弧現象，和怎樣減少拉弧現象？

二、問題的分析

（一）供電分區兩端電壓差

同一電壓下基本不存在拉弧現象。而蛇口西車輛段出入段線由蛇口西車輛段和赤灣站提供供電，必然導致兩者電壓不同；當列車負載通過該有較大電壓差的分斷絕緣器時，拉弧打火是不可避免的。

（二）受電弓碳滑板的磨耗對分段絕緣器的影響

分段絕緣器調整標準，工作狀態良好，但是對于那些磨耗嚴重的受電弓來說依舊產生拉弧。檢查受電弓時發現，受電弓經過長期磨耗，存在間隙，嚴重影響弓網關系。

（三）出入段線通車密度大

出入段線行車密度大，整個車輛段的車輛是經過出入段線進出車廠，行車密度大，加劇了導流板受撞擊與磨損的程度，進而增加了打火拉弧的可能性。

（四）雜散電流的泄露

在系統正常運行方式下，單二極管防護分段方式不可避免地要增加系統的雜散電流，具體分析如下。在雙邊供電情況下，當列車運行到靠近車輛段附近的出入段線時，正線的鋼軌電位為負值，車輛段內的鋼軌電流流到正線鋼軌。當列車運行到靠近正線附近的出入段線時，正線的鋼軌電位為正值，正線鋼軌電流流到車輛段鋼軌。無論是從正線鋼軌流到車輛段的電流，還是車輛段鋼軌流到正線鋼軌的電流，都會入地后回到鋼軌，增加了車輛段與赤灣站區間的雜散電流。

三、解決方案

（一）方案一（從結構上分析）

1.縮短檢修作業周期，頻繁更換分斷絕緣器，以消除分斷絕緣器磨耗嚴重的產生拉弧。

2.購買高電壓差的分段絕緣器。可以從分斷絕緣器材質和結構要求考慮：

（1）材質要求

①絕緣體應采用高強度聚合材料，其強度隨時間的衰減每10年不得大于8％；其金屬連接件及各種附件、緊固件等均應為輕型耐腐蝕材料。

②分斷絕緣器本體和承力索絕緣元件的絕緣體的自潔性和憎水性應良好。

③分斷絕緣器各部件的材料應有優良的耐弧性。

（2）結構要求

①分斷絕緣器允許受電弓雙向以80km/h速度通過，其結構應有較高的耐弧性外，并具有消弧能力，不允許發生電弧燒損分斷絕緣器各部件的情況。

②分斷絕緣器不應存在任何擊傷受電弓滑板和其他部件的不良結構。在曲線區段安裝時不應有打弓現象。

③分斷絕緣器本體的絕緣體與受電弓非直接滑動接觸，滑動時不允許存在斷電間隙。

④分斷絕緣器與接觸線或承力索線夾在線材額定張力3倍的情況下，不應發生線材與線夾之間的滑移。

⑤剛性懸掛分斷絕緣器自帶匯流排面應與正常懸掛用的匯流排斷面一致。

⑥分斷絕緣器的使用壽命大于20年。

3.去除分段絕緣器，增加錨段關節。能使地鐵高速、平穩、安全地從一個錨段過渡到另一個錨段，而不會因電壓差產生拉弧現象。

（二）方案二（從技術上分析）

更改原供電方式

為了消除電氣拉弧燒傷，在高峰期發車或收車時段將出入段線分段絕緣器對應的聯絡開關（赤段聯1、赤段聯2）進行閉合。具備以下條件，方可投入出入段線聯絡開關，車輛段與赤灣站構成雙邊供電：

1.手動投入單相導通裝置隔離開關。

運行在出入段線的列車通過接觸網接受車輛段和赤灣兩個方向的電能。同樣，負電流分別向車輛段和赤灣站流回。這就要求鋼軌中電流正反兩個方向都可以流動，而單相導通裝置具有二極管的單相導通特性，所以必須手動閉合單相導通裝置內隔離開關，使其二極管旁路。

2.閉鎖關系。

正常運行時，聯絡隔離開關與車輛段直流饋線開關、赤灣站直流饋線開關之間需存在閉鎖關系，即在閉合聯絡隔離開關之前，先將車輛段直流饋線開關柜213、214和赤灣站直流開關柜211、212斷開。

當赤灣牽引變電所解列時，閉合赤灣站越區隔離開關，由海上世界向聯絡開關支援供電，與車輛段構成大雙邊供電。聯絡隔離開關與車輛段、海上世界之間需存在閉鎖關系，即在閉合聯絡隔離開關之前，先將車輛段直流饋線開關柜213、214和海上世界直流開關柜213、214斷開。

綜上所述，赤段聯1和赤段聯2的閉鎖條件如下圖所示：

赤段聯1閉鎖條件

赤段聯2閉鎖條件

3.雙邊聯跳。

投入出入段線隔離開關，車輛段與赤灣站構成雙邊供電。為了確保滿足GB50517-92<<地下鐵道設計規范>>的第8.2.21條“在事故狀態下接觸網短路電流的保護，應保證單邊供電接觸網區段一條饋線的開斷和雙邊供電接觸網區段兩條饋線的開斷”,車輛段與赤灣站應增加雙邊聯跳保護功能。

4.定值修改。

（1）直流開關柜保護整定值修改

正常運行時，車輛段向接觸網區域采用單邊供電，現將車輛段與赤灣區間聯絡開關投入，構成雙邊供電。因此，在雙邊供電或大雙邊供電情況下，保護整定值不一定能滿足現場要求，則需重新計算各種保護整定值。

（2）鋼軌電位整定值修改

赤灣站鋼軌電位整定值為90V，而車輛段鋼軌電位整定值為60V。因此要修改車輛段鋼軌電位整定值，否則車輛段鋼軌限制裝置OV1、OV2、OV3經常合閘并閉鎖，會導致雜散電流增加；赤灣站鋼軌電位限制裝置（OV1、OV2）不起作用。

四、結論

為了減少接觸網出入段線拉弧，甚至消除拉弧，不應采用方案二，因為要增加雙邊聯跳保護、定值修改，任務重、困難比較大；應采用方案一，最好采用絕緣錨段關節，能減少車輛段與赤灣站接觸網電壓差。

[1]鄭瞳熾，張明銳．城市軌道交通牽引供電系統[M]．北京：中國鐵道出版社，2002．

[2]張少強.城市軌道交通鋼軌電位研究與抑制[D].徐州：中國礦業大學。2012.

[3]李國欣.直流牽引回流系統分析及軌電位相關問題研究[D].徐州：中國礦業大學。2010.

[4] 王景濤，謝偉梁，劉平 。城市軌道直流系統雙邊聯跳裝置的原理與調試[J].電氣化鐵道，2001.