地鐵鋼軌電位限制裝置定值的探討

胡伊男

（貴陽市城市軌道交通有限公司，貴州 貴陽 550000）

在地鐵直流牽引系統中，由于操作電流、短路電流和泄漏電流的存在，可能會引起回流回路和大地之間產生超過安全許可的接觸電壓。在此情況下，就需要在回流回路與大地間裝設鋼軌電位限制裝置（簡稱OVPD，有些資料也稱為VLD），以限制運行軌電位，避免超出安全許可的接觸電壓。由于目前我國在建或已建的地鐵線路上均采用走行軌回流的方式，走行軌與直流的負極直接連接，不可避免的會在鋼軌及與鋼軌等電位連接的車廂、屏蔽門等和大地之間產生電位差，因此，幾乎所有在建及已建的地鐵線路，在每個車站及車輛段均裝設有OVPD。

1 鋼軌電位限制裝置的構成

該地鐵1號線采用了上海某軌道交通設備有限公司的RVPD-90型鋼軌電位限制裝置，裝置由直流接觸器和晶閘管并聯復合開關回路、測量和操作回路、信號接口、PLC 控制器、防凝露加熱器、狀態顯示設備等組成，接觸器的主觸頭為常閉型。在正常情況下，接觸器的主觸頭是斷開的，晶閘管處于阻斷狀態。非正常情況下，由電壓檢測系統控制接觸器的主觸頭短接。原理圖如圖1所示。

圖1 RVPD-90型鋼軌電位限制裝置簡化電氣原理示意圖

2 鋼軌電位限制裝置的定值

該地鐵1號線鋼軌電位限制裝置保護定值是依據GB/T 28026.1-2011/IEC 62128-1:2003《軌道交通 地面裝置 第1部分：電氣安全和接地相關的安全性措施》進行整定，具體定值及動作情況如表1所示。

表1 貴陽地鐵1號線鋼軌電位限制裝置定值及動作邏輯

表2 現行標準及征求意見稿中有關軌電位的描述節選

在運行一段時間鋼軌對地絕緣性能下降后，過渡電阻減小至5Ω·km以內時，發生框架泄漏故障時，框架泄漏保護的方向電流元件應能作用于相應的斷路器跳閘，但此時框架保護電壓元件可能不動作，應及時修改框架保護電壓元件的定值或撤除。在投入排流柜的情況下，可以撤除框架保護的電壓元件，但在排流柜不投入或者鋼軌電位限制裝置退出運行的情況下，為確保系統的安全可靠運行，電壓元件仍應投入運行。

3 存在的問題

現行標準對鋼軌電位限制裝置的定值尚無完整、統一、明確的描述，造成全國各地既有的地鐵線路及新建地鐵線路的有關軌電位限制裝置的定值各不相同，見表 2。

結合國內部分既有地鐵線路及新建地鐵了解到的情況，因各標準間存在差異，大部分地鐵的車輛段、停車場軌電位Ⅰ段定值為60V（有的甚至更低），正線部分有的地鐵定值為90V，有的為120V，但基本不區分正常雙邊供電與大雙邊供電，即正常供電與大雙邊供電均為一套定值。對于標準中描述的電壓或電位“不應大于”或“不應超過”，從安全角度出發，作用于人體的電壓應是越低越好，標準僅是給出了上限。在鋼軌電位裝置動作時，動作次數過多也非軌電位限制裝置的正常運行狀態，調高定值（仍在高限范圍內）可在一定程度上減少軌電位的動作次數，避免作為直流系統負極的鋼軌長期處于接地狀態，如現國內某一線城市地鐵的軌電位Ⅰ段定值為正線90V，車輛段曾經為50V，均優于標準，后因車輛段軌電位頻繁動作而調整為現在的60V。正是由于標準的不統一，同時地鐵在運行一段時間后，難以量化的評估鋼軌對地絕緣性能的下降趨勢，對軌電位定值的調整策略造成了一定的困難，因此，制定標準的各方應盡快統一標準，利用可行的輔助測量技術手段作為調整軌電位定值的依據，是當前需要研究解決的問題。

4 降低軌電位的原則

由于鋼軌直接與負極相連，鋼軌有電流通過時才會在電阻的作用下產生電位，因此降低軌電位的基本原則在回流方面與降低雜散電流的部分做法類似。主要體現在降低回流系統阻抗，保證牽引回流暢通。如盡量采用焊接長軌減少接頭，在車站兩端的上、下行走行軌間設置均流電纜，道岔與轍岔的連接、用魚尾板螺栓連接的短軌均采直流銅芯軟電纜連接等措施。應注意的是，依據GB/T 28026.1-2011，對電擊的防護應優先于對雜散電流的防護，不應以減小雜散電流為目的，人為的調高軌電位定值、減少軌電位的動作次數，也不應人為的將OVPD設置為永久接地狀態，已有文獻表明，這樣做雖降低了變電所近端的軌電位，卻抬升了其他位置的軌電位，增加了被抬升區段的安全隱患，同時會增大雜散電流以及增加雜散電流的流通路徑，對金屬結構產生危害。因此，參與軌道交通建設的設計、施工、監理等各方在符合相關國家標準、設計規范的前提下，應重點控制工程中各個工序及現場的施工質量，朝著降低軌電位的方向努力。