城市轨道交通接触网残压分析及抑制措施

城市轨道交通接触网残压分析及抑制措施

袁希强

南京地铁运营有限责任公司 江苏省南京市 210009

摘要：如今，我国城市化建设进度明显加快，越来越多的人想要提高生活质量而开始向大城市发展，这给城市建设，尤其是交通建设提出了很高的要求。为尽可能方便城市居民日常出行，城市轨道交通成为建设的重点。轨道交通主要利用电能实现交通运作，除了速度快、准时性高，载荷量也远远高于传统公交方式，成为现在很多城市居民的首选出行方法。然而，因系统的不完善和主观与客观因素的持续影响，加之现阶段大部分轨道交通系统都采用直流牵引供电，使接触网容易产生残压的问题，残压对系统的日常运营和维修检测都会造成很大的影响，严重时将造成人身伤害，不仅带来巨大的经济损失，而且还不利于系统的运营与发展。

关键词：城市轨道交通；接触网残压分析；抑制措施

前言

引言我国城市轨道交通普遍采用直流供电方式。在实际运营过程中，不少地铁车辆段、停车场接触网停电作业时存在残压过高现象，对正常检修作业造成了一定影响。虽然采取了多种措施，但残压现象并未消除，业内对残压产生原因的意见也未统一，比较主流的意见有：由绝缘性能降低形成分压导致；电容效应导致。

一、接触网残压现象及危害

1.1接触网残压现象

对于接触网残压问题来讲，在出现该现象时产生的主要影响包括如下几点：首先是在接触网检修工作当中，如果检测到接触网的残压比验电器的报警启动电压要小，那么验电器上则无任何带电显示，在接地的过程中会出现接触网打火问题。而出现打火问题之后，就可能会导致整个供电系统当中的设备被烧蚀，从而导致设备的损坏。其次是如果在检修工作当中，接触网上所残留的电压比验电器的报警启动电压要大，那么在验电过程中验电器上就会显示接触网带电，那么在此背景下，整个检修作业不能够进行挂接地线作业，否则就可能会导致牵引供电系统当中的设备检修工作受到严重影响。最后，在检修工作当中，如果直流馈线开关柜线路测试当中显示接触网的残压出厂设定值为 300V，那么在送电时，若是接触网的残压比 300V 大，那么测试工作就会显示失败，整个直流馈线开关柜不能够实现正常合闸。而不能正常合闸就会导致接触网无法进行正常送电，从而使城市轨道交通列车运行安全受到严重影响。通过对接触网残压问题进行研究及分析之后，发现接触网残压问题出现的规律及特点主要表现在如下几点：首先是接触网残压问题，其大多数都会发生在每年的第一季度以及第四季度，因为对于这两个季度来讲，本身的空气温度比较低，所以容易出现凝霜和凝露；其次则是对于接触网残压问题来讲，在出现的过程中经常会伴有雨、雾、霾等较为恶劣的天气情况；最后主要是接触网残压大多数都发生在一些车辆段或者是和车辆段接近的露天段。

1.2接触网残压危害

城市轨道交通接触网验电器报警电压值及直流馈线断路器的线路测试残压整定值一般为300V。根据现场测量，接触网残压最大值接近1000V，直接威胁运营检修人员的人身安全，影响正常的检修作业。接触网残压的主要危害如下：1)接触网停电检修作业挂接地线之前需进行验电，如果接触网残压值小于验电器报警电压值，则检修作业验电器显示接触网无电，但挂接地线时会出现打火现象，烧蚀接触网，且会造成运营检修人员的心理恐惧。2)如果接触网残压值大于验电器报警电压值，检修作业验电器显示接触网带电，按照运营安全操作规程不允许挂接地线，从而影响正常的检修作业，检修人员的人身安全得不到保障。3)停电检修作业完成后，直流馈线断路器线路测试检测网压超过整定值，馈线断路器不能合闸，接触网无法正常送电，会影响正常运营。

二、接触网残压解决措施

城市轨道交通快速发展能为城市带来更多利益，为城市居民的日常出行创造新的选择，并能避免城市道路拥堵，实现城市绿色出行。在城市轨道交通日益完善的趋势下，相关管理部门及人员应对接触网残压这一问题引起高度警觉与重视，因为只有从根本上解决残压的问题，才能提高轨道交通系统运营稳定性，同时向市场化和数字化的方向发展，而在实现了数字化以后，可以进一步提高整个系统的运行稳定性和安全性。在实际工作中，可根据其他地区的相关经验，制定接触网残压的解决措施，可以从下列几个方面入手：

2.1提高供电系统技术水平

在对接触网残压实施技术维护的过程中，应切实做好新技术的推广应用，轨道交通系统运营过程中，应利用专业知识开展检修，防止在挂接地线时产生打火等异常。与此同时，若采用验电器检测发现接触网的残压在100~600V范围内，为了使系统运营处在安全稳定的状态，应掌握整个接触网的实际绝缘状况，确定在不同环境条件下所有绝缘设备有效绝缘强度降低的主要原因，然后据此对设计与相关工艺进行改进，避免接触网残压产生，并减小气候等因素造成的不利影响，从根本上消除隐患。根据供电系统管理经验，接触网残压的产生主要和天气因素有关。尽管如此，残压可通过人为来防止和避免，在天气情况比较复杂时，需要对接触网及其设备进行监控，并提高其运行能力，同时根据天气状况制定预测报表，在恶劣天气条件下，检修人员要提高实际检查力度，避免不确定因素对系统正常运行造成影响。除此之外，若检测出残压的问题，应安排专人实施快速的补救和处理，以此最大限度地减少或避免损失。

2.2设置接触网可视化接地系统

接触网可视化接地系统主要由主站、监控装置、接地装置（柜）组成，能够在接触网停电后实现远程接触网设备的验电、地线接挂和拆除，其接地装置（柜）内具备接触网残压自动检测、记录及放电功能。当接触网带电运行或停电后残压过高，则须经装置自动放电，将接触网残压降低至安全值后，才能完成接地操作，从而确保接触网上和附近作业人员的安全。此外由于上述操作均能实现远程操作，无需供电检修维护人员到当地操作，还能显著防止人为误操作的发生。目前，国内杭州地铁、深圳地铁、成都地铁、沈阳有轨电车等城市轨道交通线路上相继采用了接触网可视化接地系统。通过接触网可视化接地系统，供电检修维护人员基本上都可通过逐一操作的方式，在30min内实现全线各接触网供电分区的验电、接地操作，有效减少了人工挂接地线的时间，大幅提高接触网的维护检修效率和作业安全。除此之外，结合接触网可视化接地系统的应用，可以对接触网停、送电的组织流程进行改进，以此在相对较短的时间范围内恢复设备的各项功能，进而保证整个系统处于安全稳定的运营状态。

2.3增强检修人员综合能力

实践表明，城市轨道交通系统快速发展和相关技术人员息息相关。为了实现对系统的改进和创新，离不开相关技术人员的引进，对于管理部门，应对人员分配进行重新整治，同时制定人才选拔等新机制，适当提高工作人员待遇，并主动且积极的培养综合素质较高的人员，帮助新员工掌握接触网残压基本原理和特点。事实上，最关键的是要构建完善的激励与惩处制度，加强对所有专业人员的管理，以实现得其所用。

2.4加强维护检修

在一般情况下，接触网的绝缘子应每年清扫一次，因轨道交通线路的车辆段与停车场接触网的顶端都安装有上盖，降水不能冲洗得到，即自洁净性相对较差，如果每年只清洗一次，很难使绝缘子表面始终保持洁净，导致绝缘子的爬电情况比较严重。在这种情况下，加强对绝缘子的清扫是十分重要的，必须引起相关人员的高度重视。

结束语

综上所述，为了使城市轨道交通系统实现预期的可持续发展目标，需要对现有技术和工作能力进行改进，尽可能降低残压现象发生概率。另外还要增强创新能力，从根本上实现对供电系统的升级改进，使整个系统都处在安全运行的运营状态。

参考文献：

[1]王晓东，张洪斌.城市轨道交通直流牵引供电系统的仿真研究[J].系统仿真学报，2012（12）：132-137.

[2]刘炜，李群湛，李鲲鹏.城市轨道交通直流牵引供电系统模型及其仿真研究[J].电气应用，2019（7）：60-64.