摘要：近年来，随着社会的发展，我国的地铁工程的发展也有了很大的进步。地铁上的用电设备在使用中会由于绝缘老化、磨损、浸水、潮湿等原因，导致带电导线或部件与机壳之间漏电；或者由于设备超负荷引起严重发热，烧损绝缘造成漏电；还可能因环境气体污染、灰尘沉积导致漏电，所以要对地铁上各种用电设备进行保护接地。
关键词：地铁车辆；保护接地；技术研究
引言
在现有的接地保护标准中，对地面工程中电气设备的接地保护有着详细规定，但对地铁车辆接地保护却并未形成成熟的标准和规程，虽说地铁车辆保护接地相比普通地面工程中电气设备接地保护技术更加特殊，但实际应用中其接地保护还是具有一定的普遍性。地铁车辆的接地保护主要是在地铁车辆运行中，为电气设备提供零电位并将地铁车辆中的每一个车体当成零电位等势体，所以在进行接地电路设计时，须结合车辆运行特点进行合理的设计。当电路出现短路或受到雷击电流侵入时，由于地铁车辆是零电位等势体，可防止因车辆屏蔽层两端电势产生的大电流而对车辆的稳定运行产生干扰。可以说地铁车辆接地保护设计的科学与否，对车辆的供电系统和其他电气设备的可靠运行起到决定性作用。在进行地铁车辆接地保护技术设计时主要包括保护接地和工作接地两部分，其中，保护接地设置的目的是避免出现车辆电气设备或外露设备漏电而对人员造成威胁，而工作接地设计的主要目的是确保地铁车辆电气系统稳定运行。
1地铁车辆用接地线介绍
1.1接地线分类
地铁车辆用接地线是电气装置、设施的接地端子与接地极连接用的金属导电部分。接地线按作用可分为保护接地线、工作接地线、屏蔽接地线。其显著的技术特点为采用铜材料、高机械强度、阻燃防火、低烟无卤、耐高低温、耐腐蚀、低电阻等。按照使用环境和用途的不同，接地线形式多样，常用的有铜软连接和电线电缆。
1.2各导线显著特点
（１）低烟无卤电线电缆特性：抗张强度比一般ＰＶＣ电线大，一般大于１．２ｋｇｆ／ｍｍ２；具有良好的耐候性；具备良好的柔软度（硬度为８０～９０）；燃烧时不会产生有毒黑烟；阻燃性和不延燃性优异。（２）铜软连接特性：细分为铜编织带软连接和铜绞线软连接；表面镀锡，具有防氧化的特性；直流电阻率低（２０℃时一般不大于０．０２２Ω•ｍｍ２／ｍ）；导电性能超群；安装方面，吸收振动和噪声；抗疲劳能力强，使用寿命长。铜编织带软连接因形状扁平故在装配角度上比铜绞线软连接灵巧，且散热快、透气性好，但比不上铜绞线软连接曲形安装，无角度限制，任意折弯，不断丝。
2地铁车辆保护接地方式分析
地铁车辆的保护接地目前普遍采用与高压工作回流接地共用1个接地汇流排的方式，容易造成列车的工作回流通过车体及构架产生杂散电流，使轴承发生电蚀故障。特别是铝合金车体的电阻小于相等长度钢轨的电阻，可能使钢轨的杂散电流回流至车体。为了提高车体及构架的电动势，降低列车回流通过车体及构架的电流量，增加接地电阻对减少流经车体的回流有明显的改善作用，但接地电阻的数量和阻值大小需要另行确定。地铁车辆中压和低压的保护接地因为与车体相连，发生接地故障时，容易引起车体电压的升高，造成控制系统紊乱。为了提高车辆运营的稳定性和可靠性，使保护设备不被较大的短路电流损坏，要对车辆中压和低压的保护接地进行优化。
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3优化措施分析
3.1中压母线保护接地的改进
地铁车辆的中压380V保护接地一般是将中压母线中的N线与车体相连，在采用中压交流并网供电运行时，为了减小中压负载发生短路故障时对中压母线的影响，要求对短路故障进行在线检测和隔离。一般情况下，每个中压负载都带有过流保护开关，当发生短路故障时，过流保护开关应该断开故障负载和中压母线的连接，以确保中压母线不受影响。当短路点无法通过线路空气开关进行切除时，为确保中压母线不受影响，需要对中压母线供电电路进行优化。通过在中压母线上设置3个母线接触器，将辅助电源与中压母线进行隔离。正常情况下，通过列车控制和管理系统（TCMS）给控制电路发出闭合指令，将母线接触器闭合，此时所有的辅助电源处于并联供电模式。当中压母线发生短路故障时，TCMS负责短路的定位和故障支线的隔离，此时母线接触器将被断开，确保至少有1台空压机可以正常工作。
3.2地铁车辆中、低压系统的保护接地
地铁车辆内的中、低压系统主要包含车辆内的空调、空压机组、列车照明等，在车辆行驶过程中，若低压系统出现接地故障必然会导致车辆接线电路出现短路故障，严重时甚至会影响车辆的安全运行，故须对车辆中的中、低压系统进行保护接地。中、低压系统的保护接地主要是指对中压母线的保护接地和低压直流的保护接地。其中，中压母线保护接地通常采用中压母线中Ｎ线和车体连接达到保护效果，而低压母线保护则是把母线和接地电阻与车体相连以保障车体的等电势。
3.3低压直流110V保护接地的改进
现有地铁车辆的低压110V母线保护接地一般是将母线通过接地电阻连接到车体上，确保低压母线不是悬浮电压且和车体保持等电势。同时设置单点接地，降低设备和车体内的杂散电流对控制回路的影响。现有低压母线保护接地方式基本满足接地要求，但随着城市轨道交通的发展，对地铁运营的安全性、可靠性要求也越来越高。当接地故障发生时，为了减小设备电压浮动对控制回路的影响，同时保护设备不被较大的短路电流损坏，需要对地铁车辆低压母线保护接地进行改进。当DC110V系统中出现电气设备接地故障，接地电流超过断路器跳闸的设定值时，故障电流会使断路器断开，同时通过TCMS监视断路器的状态，当该断路器断开时，在司机显示器上会提示低压电路出现接地故障。断路器断开后，Tc车接地电阻为410Ω，远大于正常时的4Ω，此时DC110V负母线等效接地电阻为68Ω，故障电流会被限制在较小的水平，这大大降低了控制电路断路器跳闸的可能性。在清除接地故障前，故障接地电流不至于损坏设备，控制电路均可以正常使用，不影响列车运营。在实际应用中，接地故障多是由于低压设备的正端直接对地或屏蔽层错接至电源正极造成的，这类接地故障的故障电源均比较小。因此，结合车辆的应用经验，接地断路器的额定容量通常定为0.5A。
结语
地铁车辆的接地保护主要是在地铁车辆运行中，为其电气设备提供零电位，并将地铁车辆中的每一个车体当成零电位等势体，当电路出现短路或受到雷击电流侵入时，则由于地铁车辆是零电位等势体，因此可防止因车辆屏蔽层两端电势产生的大电流而对车辆的稳定运行产生干扰。可以说地铁车辆接地保护设计的科学与否，对车辆的供电系统和其他电气设备的可靠运行起到决定性作用。
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论文作者:陈骁
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
标签：车辆论文; 母线论文; 地铁论文; 车体论文; 故障论文; 低压论文; 中压论文; 《电力设备》2019年第16期论文;