廣州地鐵負回流系統分析

摘 要：由廣州地鐵五號線區間短路故障，通過對廣州地鐵五號線接地系統和負回流系統進行調查分析，驗證了設計意愿并為今后區間故障判斷及處理打下良好基礎。

關鍵詞：廣州地鐵；五號線；負回流；接地

1 前言

廣州地鐵五號線牽引回流系統由鋼軌、負回流電纜、上下行均流電纜等組成。正線采用60kg/m的鋼軌，連接牽引變電所負母線至上下行鋼軌的負回流電纜采用400mm2截面銅電纜。在正線各車站兩端上下行鋼軌間設置均流電纜，但在有負回流電纜的一端，上下行鋼軌間不再設均流電纜；另外，若上下行隧道有區間逃生通道，則利用該通道設置上下行均流電纜；在高架區段，區間均流電纜間隔控制在200～300米左右。均流電纜選擇2根150mm2截面的DC1500V銅電纜。選取五號線坦尾-西場區間負回流系統圖見圖1所示。

2 故障事件

2012年5月在此區間發生隔音板掉落短路，此次短路西場211和坦尾213開關能夠正常動作，短路電流足夠大，通過與開通時接觸軌短路試驗比較，發現本次動作電流完全在合理范圍內，說明中山八-西場區間負回流系統完全正常

另外，對西場211供電臂近端列車啟動電流，和坦尾213開關供電臂近段列車進站時電流進行錄波，發現列車全程取流順暢平滑，例如在西場211供電臂附近列車啟動時，電流瞬間增大到2000A左右，側面反映了鋼軌至變電所負極柜間的負回流系統正常，故障錄波波形見圖2所示。

3 五號線接地系統調查分析

五號線變電所接地裝置的設置方案如下：

（1）車站接地裝置：每個車站單獨設置一個接地網，接地網的接地電阻應小于0.5Ω，困難地段不大于1歐姆，并校驗接觸電勢和跨步電壓。對于地下車站，接地網上設2組引出接線點，每組接線點設2個引出線，2組引出線沿接地極的電氣距離應大于20米。一組引出線接至強電接地母排，另一組引出線接至弱電接地母排。強電接地母排設在變電所，供變電所設備工作接地和安全接地用。從強電接地母排引出2回電纜至車站設備接地母排，供車站設備工作接地和安全接地用。弱電接地母排供車站通信、控制等弱電設備接地使用。對于高架車站，在變電所下面單獨設置接地網的同時，將高架車站建筑基礎樁基（自然接地體）和該接地網連接起來構成聯合接地網。接地網上設3組引出接線點，每組接線點設2個引出線，3組接線點電氣距離均應大于20米。一組引出作防雷接地用，另二組分別接至強電接地母排和弱電接地母排。

（2）接觸軌接地扁鋁及電氣設備接地。在牽引變電所處，將三軌的接地扁銅接至變電所內的強電設備接地母排。變電所設備應通過變電所接地母排接地。車站低壓設備（如水泵、電梯等）應通過車站設備接地母排接地。車站弱電設備（如通信、信號等）應通過車站弱電設備接地母排接地。正線各車站變電所內設置兩臺鋼軌電位限制裝置，每臺都與左右線鋼軌相連。區間電纜支架的接地扁鋼在車站接至變電所強電接地母排。高架區段的防雷接地扁鋼應接至橋墩地網接地端子。區間電氣設備金屬外殼接至區間電纜支架接地扁鋼上。車輛段內沿線電氣設備應根據現場實際情況選擇適當方式接地。五號線正線綜合接地系統網絡圖見圖3所示可見各站的信號機等其他軌旁電氣設備的地線都是接在強電地網PCE中在此次事件中接觸軌對地短路，造成故障點附件接地扁鋁電壓瞬間抬高，所以在接觸軌對地短路過程中可能會造成相應的軌旁設備異常。

4 驗證及分析

為了驗證五號線西場-坦尾區間的接地扁鋁連接是否正常，西場、中山八、坦尾站的變電所接地電阻是否正常。對以上三站變電所的兩個強電接地引上線利用鉗形接地電阻測試儀進行了測量。測試原理見下述：

在多重接地的接地電阻中，以測試對象的接地電阻為Rx，其它接地電阻為R1、R2、R3、Rn。R1、R2、R3、RN可看作并聯并視為一個合成電阻Rs。由于并聯關系，與被測電阻RX相比，Rs可視為足夠小。等效電路如圖4所示。

通過鉗口（CT1）向電路施加電壓（V），即在相應的接地電阻中產生電流（I）。在另一個鉗口（CT2）測得此電流后，通過計算即可確定電阻值（R）。此時，由于相對于RX，RS非常小，儀表顯示的阻值R即可看作Rx。通過上述的鉗形接地電阻測試儀的原理可以知道，如果對西場、坦尾、中山八的變電所接地引上線進行測量結果滿足要求（大于1Ω）。說明上述三所的變電所接地極正常，對上述三所的測量后試驗結果均正常

5 結束語

通過對西場-坦尾現場牽引系統牽引負回路進行核查與設計相符，接觸軌接地扁鋁連接緊固良好與變電所的接地網連通正常。對五號線接地網分析為今后區間故障查找提供便利。

參考文獻

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作者簡介：方剛（1985，11-），男，籍貫：江西省南昌市，現職稱：電氣助理工程師，學歷：本科，研究方向：城市軌道交通電氣。