城市轨道交通直流牵引供电系统绝缘安装的重要性

城市轨道交通直流牵引供电系统绝缘安装的重要性

刘胜祥

刘胜祥

中铁电气化局集团西安电气化工程有限公司武汉分公司湖北武汉430000

摘要：在我国经济高速发展的同时城市建设的规模也日益加大，在许多大城市中对交通轨道的建设和规划已经被提上了日程。在交通轨道的建设中直流牵引系统的安全性是保证城市轨道安全畅通运行的基础，在直流牵引系统的故障分析显示故障是由于各种原因的短路形成的。因此，在牵引系统中安装绝缘性的物质已经变的十分重要，对维护城市轨道的安全具有很大的现实意义。本文通过对直流牵引系统进行分析来了解绝缘系统安装的重要性。

关键词：城市轨道；直流牵引；绝缘安装

1引言

城市交通轨道中，列车的动力之源就是直流牵引供电系统，而地铁关注的重点问题也就是它的安全可靠性。在建设一个城市轨道时，我们应该在确定了供电方案以后，对其系统的灵活性以及可靠性进行全方位的监测。其中，必须也是应该首先考虑的问题就是直流供电系统发生障碍以后的处理方案，能迅速的切断故障点，同时能通过临近的牵引变电所及时将交通轨道所需要的电量及时的进行补给是非常重要的。框架保护的设置是针对交通轨道所可能出现问题的一种保护措施，这是一个难点也是一个重点，因为框架泄露保护的问题对交通造成的影响十分的恶劣，也较为普遍，因此通过框架泄露保护的装置如安装绝缘物质可以保证牵引供电系统的安全运行以及供电的安全，可以将故障发生的概率尽可能的减少，防止大规模的停电造成人们生活上的不便。在对直流牵引保护中要对保护配置以及各项配置中保护范围等问题进行针对性的探讨和了解。安装绝缘装置是一件值得广大设计师优先考虑的问题。

2直流牵引供电系统供电安装的意义

当今社会的轨道交通呈现出容量大以及载流密度大等一些特点，直流牵引供电系统的安装主要是根绝城市轨道系统的这些特点决定的。而安装直流供电系统可以提高我国城市化的进程，使城市进程发展越来越迅速。安装牵引供电系统可以在不适宜采用高压电的牵引系统等有限的的空间内提高交通的运输效率；同样可以减小牵引机动车的体积以及提高运量空间从而可以省去庞大的降压变流调速设备，从而可以降低安装设备的额外费用。直流供电系统的安装使用可以减少在交流供电系统中电动机整流换向的问题，可以降低牵引供电系统的负载化。但是随着机动车负荷的增加，牵引系统电压的约束会导致牵引电流的增加，因此如何降低电位的变化以及能量损失成为我们首要考虑的问题，也是在技术流中必须面对的难题。

3交通轨道运行电位变化的原因以及危害

3.1交通轨道运行电位变化的原因

在城市轨道的交通结构中，在正常的运行状态下在列车运行的过程中，由于钢轨中会流过很多的牵引负荷电流，这样容易造成钢轨对地的电位变化随着机车位置的移动，由于长期时间的高速摩擦以及振动等恶劣的工作环境，在机车运行的环境中由于两者的接触不是很好，过热和电弧将会发生，导致接触导线的损失，引起机械方面故障性的几率。其中电位的变化不单单是与机动车的数量有关，而且负荷电流以及牵引所间距也是主要的问题，当接触网与钢轨发生短路、架空地线发生短路故障以及直流设备发生泄露和牵引变电所在二次侧交过程中发生的单相接地短路时都会使直流系统发生障碍，造成运行电位的变化。

3.2交通轨道运行电位变化的危害

一般情况下，在电位发生变化后会使相同供电系统中给的牵引变电所直流断路器以及其他的供电所供电线路器跳闸，并且会关闭锁合闸，这样会造成大面积的牵引网停电，并且需要很长时间的故障恢复，这对城市轨道的影响非常严重，不但会造成机电设备的损坏，而且有可能造成人员的伤亡。当直流设备发生泄露或者接触网发生短路时，造成人身伤亡，整个线路钢轨和大地之间的电位差会骤然上升，会引起其他牵引所的框架保护电压元件的误动，可能会扩大事故的发生范围，所以在设备中一定要取消电压元件的应用，这样才可以减少跳闸等类似事故的发生，使牵引系统稳定顺利的进行。

4施工中绝缘安装存在的一些问题

目前，在城市交通轨道中随加载的直流保护装置，国内的制造商已经能够有能力生产出广泛使用的保护设备，但是仍然有一些问题是值得我们考虑的：

在同一车辆启动的同时另一辆车的启动也许会造成电流的上升或者定时限流保护的跳闸，这时安装的绝缘设备已经不能起到很好的作用，如何有效的进行解决已经成了广大工程师需要考虑的问题；

在绝缘安装的过程中，一般的安装框架的保护针对的都是小电流，因为它易于感知，但是却无法进行像大电流短路那样容易进行定位容易造成选择性差的特点，因此如何在安装绝缘设备的情况下进行准确寻找故障发生的位置还需要进一步的探索。

在小电流故障抑或远端故障中，可以通过保护馈线进行消除危害；但是大电弧却无法进行有效的动作保护，这就需要在绝缘安装的过程中进行电弧的研究，能够正确的被绝缘装置所识别。

5绝缘安装的重要性以及安装方法

5.1绝缘安装的理论知识

直流供电系统中特有的保护装置就是绝缘安装，在一般城市轨道的建设中很多的都是杂散电流，所以不接地系统是直流供电系统的首选设计。

直流牵引系统负极不接地安装方式

如果接地的设备外壳连接正极，而且这某个时间供电系统发生了短路现象，恰恰钢轨与车身外壳为负极，那么乘客的人身安全就会受到严重的威胁。之所以在建造过程中安装绝缘保护就是为了防止事故的产生，实时的进行对绝缘性的监测可以通过框架结构来进行。安装绝缘装置可以在短路的情况下，对直流电进行跳闸。直流牵引系统中某一个电极接地不会多人以及设备造成任何危害，但是如果两个电极同时接地后，那么直流设备的损失会很大，严重的会造成设备的损坏或者影响直流用电设备的正常工作。因此必须进行绝缘安装，这样才能在保证车体安全运行的情况下使设备和人不会受到任何的威胁。目前由于钢轨电位的升高和多种因素有关，除了与供电回流系统以及负回流的畅通性有关以外还和轨道绝缘泄露电阻密切相关，安装绝缘装置的好处是一旦电位升高到整定值，钢轨的电位就会发生动作。能够迅速的调整好钢轨电位装置和其他保护的配合关系，这样可以减少危害的发生，确保供电人员能根据发生的问题制定出抢修预案，通过应急处理程序及时的恢复供电，确保轨道交通的正常运行。鉴于在城市交通线路中地铁是最为常见的交通枢纽，又因为其结构的特殊性，为了防止电位差造成的安全隐患，必须采用绝缘性的安装。目前的铁路工程设备安装时，地下设备房间很复杂并且潮湿，在潮湿环境下如何采取有效的方法来解决绝缘值不达标的问题已经成为了很关键的问题，比如抽湿机的除湿、吹风机的干燥等等都可以。另外，在地铁的建设过程以及运行中，会产生很多的尘土以及金属性质的微小颗粒，这会影响绝缘电流。如果这些物质附着到绝缘板或者开关的缝隙上，而且随着时间的增长这些绝缘板也会逐渐老化，影响安全性能。在找平焊接设备基础槽钢完成以后，打磨各个焊点以及防腐处理基础支撑的物质，在加刷一层封闭漆。这样才能够将绝缘效果达到更好的效果。5.2绝缘安装的流程以及操作的要点

绝缘安装的工艺流程图

图1绝缘安装示例图

施工过程中的测量应该包括预留孔洞位置的准确性，以及地标高度的测量。在绝缘设备的安转的过程中应该将间距控制在1米范围之内，一般选用螺纹钢筋，选用的钢筋的直径不能小于12mm，经过复测后在将钢槽和支撑物焊接，打磨以防止出现漏焊以及焊渣残留。对于湿度较大的站点应该涂刷一层封闭漆。在绝缘安装的过程中应该保证设备基础清洁以及绝缘板的清洁，禁止使用可能引发设备绝缘水平下降的残留回丝以及棕丝，而且不能使用干毛巾那样也会产生静电以至于影响清洁效果。为了能够保证绝缘系统安装后的绝对安全，应该将钢槽的基础轮廓小于绝缘板的外援，其次应该在绝缘板的底面绘制安装变线，在安装时严格将绝缘板与基础槽钢粘合、固定。在绝缘板安装的拼接处用胶带包封，但是应该注意的是胶带不能太厚。

6结语

有着良好状态的绝缘措施是杜绝各类短路或者接地故障的有效保障，能够保护人身和设备的安全。在绝缘性的安装以及应用中要每隔一段时间用绝缘摇表进行绝缘性能的测定。在土建未交工以及地下潮湿的环境都有可能减少绝缘电阻，当电阻小于50K欧姆的时候是杜绝安装在实际运行的场所的。所以在安装绝缘性物质的场合要加大对通风、除湿等状态的考虑，定期的进行绝缘措施的测试，直至能达到验收的实际标准。有时候也可以根据系统故障的分析计算来仿真模拟出电路线流的变化影响。绝缘性保护在工程建筑中作为很有用的一种防护措施可以让直流牵引系统更加完善，良好的绝缘性能也将保证人们的健康，防止意外事故的发生。

参考文献：

[1]徐安.城市轨道交通电力牵引[M].中国铁道出版社.2003

[2]王亚玲，吴命利.直流牵引变电所在供电系统运行仿真中的建模田.电气化铁道2005（4）：4-7

[3]汪孔屏.浅议轨道交通直流牵引供电系统的构成及保护配置[J].上海电器技术.2005（4）：33-38

作者简介：

刘胜祥，男1987年12月本科助理工程师，主要从事地铁施工方面的工作。