关于投入车辆段出入段线隔离开关的探讨与分析

刘　旦/深圳地铁集团有限公司

关于投入车辆段出入段线隔离开关的探讨与分析

刘旦/深圳地铁集团有限公司

对城市轨道交通接触网，正线上与车辆段供电分段设置是采用分断绝缘器，而出入段分段绝缘器发生过拉弧严重，因此投入车辆段与正线上出入段线隔离开关是否必要。本文重点分析了分段绝缘器拉弧的原因，提出了消除分段绝缘器拉弧的各种方案，并在技术、结构、可行性上选择最优方案。

出入段线 ; 拉弧;分断绝缘器;双边联跳;定值修改

一、问题的提出

开通初期，蛇口西车辆段出入段线分段绝缘器曾发生过拉弧严重导致滑靴电气磨耗异常，后经过更换分段绝缘器及调整工作方向，拉弧减弱，但是由于出入段线分段绝缘器处于不同的供电分区会有电压差的存在，受电弓经过仍有轻微的拉弧现象。

拉弧打火现象较为普遍，主要是发生在车辆段的薄弱环节——出入段线。出入段线连接着正线，一旦分断绝缘器烧伤、损伤甚至被拉断造成弓网事故，就将直接影响正线行车。到目前为止，车辆段柔性接触网分断绝缘器异常主要表现为拉弧烧损，主绝缘烧黑、导流板烧出铜瘤，更严重的是导流板直接烧断。

为什么会出现拉弧现象，和怎样减少拉弧现象？

二、问题的分析

（一）供电分区两端电压差

同一电压下基本不存在拉弧现象。而蛇口西车辆段出入段线由蛇口西车辆段和赤湾站提供供电，必然导致两者电压不同；当列车负载通过该有较大电压差的分断绝缘器时，拉弧打火是不可避免的。

（二）受电弓碳滑板的磨耗对分段绝缘器的影响

分段绝缘器调整标准，工作状态良好，但是对于那些磨耗严重的受电弓来说依旧产生拉弧。检查受电弓时发现，受电弓经过长期磨耗，存在间隙，严重影响弓网关系。

（三）出入段线通车密度大

出入段线行车密度大，整个车辆段的车辆是经过出入段线进出车厂，行车密度大，加剧了导流板受撞击与磨损的程度，进而增加了打火拉弧的可能性。

（四）杂散电流的泄露

在系统正常运行方式下，单二极管防护分段方式不可避免地要增加系统的杂散电流，具体分析如下。在双边供电情况下，当列车运行到靠近车辆段附近的出入段线时，正线的钢轨电位为负值，车辆段内的钢轨电流流到正线钢轨。当列车运行到靠近正线附近的出入段线时，正线的钢轨电位为正值，正线钢轨电流流到车辆段钢轨。无论是从正线钢轨流到车辆段的电流，还是车辆段钢轨流到正线钢轨的电流，都会入地后回到钢轨，增加了车辆段与赤湾站区间的杂散电流。

三、解决方案

（一）方案一（从结构上分析）

1.缩短检修作业周期，频繁更换分断绝缘器，以消除分断绝缘器磨耗严重的产生拉弧。

2.购买高电压差的分段绝缘器。可以从分断绝缘器材质和结构要求考虑：

（1）材质要求

①绝缘体应采用高强度聚合材料，其强度随时间的衰减每10年不得大于8％；其金属连接件及各种附件、紧固件等均应为轻型耐腐蚀材料。

②分断绝缘器本体和承力索绝缘元件的绝缘体的自洁性和憎水性应良好。

③分断绝缘器各部件的材料应有优良的耐弧性。

（2）结构要求

①分断绝缘器允许受电弓双向以80km/h速度通过，其结构应有较高的耐弧性外，并具有消弧能力，不允许发生电弧烧损分断绝缘器各部件的情况。

②分断绝缘器不应存在任何击伤受电弓滑板和其他部件的不良结构。在曲线区段安装时不应有打弓现象。

③分断绝缘器本体的绝缘体与受电弓非直接滑动接触，滑动时不允许存在断电间隙。

④分断绝缘器与接触线或承力索线夹在线材额定张力3倍的情况下，不应发生线材与线夹之间的滑移。

⑤刚性悬挂分断绝缘器自带汇流排面应与正常悬挂用的汇流排断面一致。

⑥分断绝缘器的使用寿命大于20年。

3.去除分段绝缘器，增加锚段关节。能使地铁高速、平稳、安全地从一个锚段过渡到另一个锚段，而不会因电压差产生拉弧现象。

（二）方案二（从技术上分析）

更改原供电方式

为了消除电气拉弧烧伤，在高峰期发车或收车时段将出入段线分段绝缘器对应的联络开关（赤段联1、赤段联2）进行闭合。具备以下条件，方可投入出入段线联络开关，车辆段与赤湾站构成双边供电：

1.手动投入单相导通装置隔离开关。

运行在出入段线的列车通过接触网接受车辆段和赤湾两个方向的电能。同样，负电流分别向车辆段和赤湾站流回。这就要求钢轨中电流正反两个方向都可以流动，而单相导通装置具有二极管的单相导通特性，所以必须手动闭合单相导通装置内隔离开关，使其二极管旁路。

2.闭锁关系。

正常运行时，联络隔离开关与车辆段直流馈线开关、赤湾站直流馈线开关之间需存在闭锁关系，即在闭合联络隔离开关之前，先将车辆段直流馈线开关柜213、214和赤湾站直流开关柜211、212断开。

当赤湾牵引变电所解列时，闭合赤湾站越区隔离开关，由海上世界向联络开关支援供电，与车辆段构成大双边供电。联络隔离开关与车辆段、海上世界之间需存在闭锁关系，即在闭合联络隔离开关之前，先将车辆段直流馈线开关柜213、214和海上世界直流开关柜213、214断开。

综上所述，赤段联1和赤段联2的闭锁条件如下图所示：

赤段联1闭锁条件

赤段联2闭锁条件

3.双边联跳。

投入出入段线隔离开关，车辆段与赤湾站构成双边供电。为了确保满足GB50517-92<<地下铁道设计规范>>的第8.2.21条“在事故状态下接触网短路电流的保护，应保证单边供电接触网区段一条馈线的开断和双边供电接触网区段两条馈线的开断”,车辆段与赤湾站应增加双边联跳保护功能。

4.定值修改。

（1）直流开关柜保护整定值修改

正常运行时，车辆段向接触网区域采用单边供电，现将车辆段与赤湾区间联络开关投入，构成双边供电。因此，在双边供电或大双边供电情况下，保护整定值不一定能满足现场要求，则需重新计算各种保护整定值。

（2）钢轨电位整定值修改

赤湾站钢轨电位整定值为90V，而车辆段钢轨电位整定值为60V。因此要修改车辆段钢轨电位整定值，否则车辆段钢轨限制装置OV1、OV2、OV3经常合闸并闭锁，会导致杂散电流增加；赤湾站钢轨电位限制装置（OV1、OV2）不起作用。

四、结论

为了减少接触网出入段线拉弧，甚至消除拉弧，不应采用方案二，因为要增加双边联跳保护、定值修改，任务重、困难比较大；应采用方案一，最好采用绝缘锚段关节，能减少车辆段与赤湾站接触网电压差。

[1]郑瞳炽，张明锐．城市轨道交通牵引供电系统[M]．北京：中国铁道出版社，2002．

[2]张少强.城市轨道交通钢轨电位研究与抑制[D].徐州：中国矿业大学。2012.

[3]李国欣.直流牵引回流系统分析及轨电位相关问题研究[D].徐州：中国矿业大学。2010.

[4] 王景涛，谢伟梁，刘平 。城市轨道直流系统双边联跳装置的原理与调试[J].电气化铁道，2001.