城市轨道交通车辆电气系统接地探讨

仇实

中车唐山机车车辆有限公司 河北省唐山市 063035

摘要：随着我国的经济发展，各大城市的各种交通工具错综复杂，繁忙和拥堵问题日益严重。城市轨道作为安全系数高经济可靠、可承载大客流高运量、且调度便捷避免拥堵交通工具，成为了各大城市的必然选择。因此，对过往传统老旧的线路进行改造和升级是势在必行之举。而对于地铁系统而言更是如此，作为城市轨道车辆电气接线子系统之一，电子信号设备及控制系统等均应具备良好性能以及质量水平以适应现代化社会发展需求，确保其可靠运行安全稳定高效地实现轨道交通运输安全与运营效益的目的。本文通过对城市轨道交通车辆电气系统接地进行分析和研究，并提出一些建议，希望能够为我国城市轨道交通车辆电气系统的改造和升级提供一定帮助。

关键词：城市轨道交通车辆；电气系统；接地

城市轨道交通供电总网络中的电气系统是连接各个子系统与地铁轨道列车之间的纽带，其运行质量会直接影响到整体运营效率，对整个行车安全具有重要意义。因此必须要加强对于城市轨道交通线路上各部件接地问题进行研究。此外随着科学技术的进步以及社会需求也使得地铁车辆电气系统的供电质量要求越来越高，同时轨道交通是一个非常复杂且庞大的综合体，需要考虑多种因素和条件才能建成最符合实际情况的接地设计方案。这也使得城市轨道交通车辆电气系统接地问题成为目前可提升性、可优化性的调研的其中一个热门方向。

一、城市轨道交通车辆电气系统接地要求

变电所接地设施要求能保护的范围很广，除了直流系统的直流开关柜本体外，电气设备设施的以下几个方面均须接地：a.各类变压器的高压电气设备的外壳和底座必须接地。b.各线路上的互感器的二次侧一端需要接地。c.GIS即气体绝缘全封闭组合电气系统的接地端子必须接地。d.交、直流屏、控制信号屏、蓄电池屏及操作台等金属框架需要接地。e.各高压电缆的铠装保护层外皮需要接地。f.配电装置的金属框架和钢筋混凝土架构及靠近带电部分的金属围栏、金属门需要接地。g.建筑物基础接地方式加人工复合接地的接地网。同时还需要满足以下几点要求：a.道交通牵引变电所内安装放置的各类交、直流电气设备设施需要有接地线接入接地刀闸以备检修时使用、同时这些电气设备设施的其他一些可能会因为故障导致带电的部分应做保护接地。b.所内各种电气设备设施，不同的电压等级的和不同用途的可以并成一个总的接地装置，正线车站的牵引变电所与其他系统也可以采用综合接地，他们都可以共用一个接地网。c.车站接地网上分别引出变电所设备接地引出线、弱电设备接地引出线和接触网架空地线引出线三组引出线，每组引出线包括三个引出端子，每组引出线间的电气距离大于20m。d.装置在接入大地时，应该充分考虑地下土壤硬度、湿度等受四季雨水温差变化的影响，接地电阻的阻值应该要在任何时候均应满足要求，雷电保护接地的接地电阻还需考虑在雷季中土壤干燥状态的影响。e.所的接地设施的安装走向和地下布局和应满足保护接地的相关要求和标准，尽量降低会排流是可能引起的接触电位差和跨步电位差。另外，还需符合以下相关要求：正线车站的变电所应与牵引供电的接触网的地线和环网电缆的外铠相连，而且需要有有易于拆装的的连接点。车辆段内的防雷接地线如果设计了与变电所的接地设施的地排地网一同相连，接地线埋入大地中的最小深度要深于15m；为了避免排流中转移电位时引起的各类危险，对有可能将接地网的高电位引向所外或将低电位引向所内的有关设施，采取具体的隔离措施。例如可以加装隔离变压器等等；变电所的电气装置的接地相关参数，应该定期做校验以确保符合要求。比如可以做接地短路电流进行热稳定校验。根据接地材料的不同，又分为不通的标准和要求。例如钢接地线的短时温度不应超过400益，铜接地线的短时温度不应超过450益，铝接地线的短时温度不应超过300益；在地上的敷设接地线安装的位置应考虑到便于开展各类检查检查。同时各处的接地线应该做好机械损伤和化学腐蚀的防备相关措施；在接地线引进建筑物的入口处，应设标志。明敷的接地线表面涂15~100mm宽度相等的绿色和黄色相间的条纹。

二、城市轨道交通车辆电气系统接地方式

（一）工作接地

工作接地，是指在电力设备正常运行时或者发生故障情况下为了保证电气设备本体的安全，而将电力设备运行时系统中某一点接地称为工作接地。工作接地分为高压与低压两种：低压回流接地是为了电路低压电精准电位可以有效得实现其效果;高压回流是为了让供电接触网上的大电流引入到铁轨中，经过回流电缆，然后经相关的操作以后转回到变电站，以此来确保轨道车辆在运行过程中的稳定。在高压回流工作接地的操作过程中，一定要注意接触网所通过的电流一定要全部确保流回到电源设备中，做到具体工作万无一失才可以保证轨道不会出现问题，车辆以及人身安全都不会出现损失。

（二）屏蔽接地

屏蔽接地概念特指是为了保护列车在线路故障或检修时不受到外界干扰而保持安全运行。通过对电磁感应源、接触器和电流传感器等设备进行检测，从而保证列车内部电子设备与外部电路之间相互连接，以防止因外部环境中存在磁场导致其产生电磁场而损坏设备和线路。

（三）保护接地

保护接地是为了防止电气装置的金属外壳、配电装置的框架和线路塔危及人身和设备安全。所谓保护接地，是指电器的金属部分，在正常情况下不带电，在绝缘材料损坏或其他情况下可能带电，即与带电部分绝缘的金属结构部分。实践证明，在我国低压电网中采用保护接地是一种有效的安全保护措施。由于保护接地分为接地保护和中性点保护，两种不同保护方式的客观环境不同，如果使用不当，不仅会影响用户使用的保护性能，还会影响电网的供电可靠性。首先要了解和理解接地保护和中性点保护，掌握这两种保护方式的区别和适用范围。接地保护和中性点保护统称为保护接地，是防止人身触电事故、保证电气设备正常运行的重要技术措施。

三、城市轨道交通车辆电气系统接地优化方式

（一）加强接地装置维护

由于单根接地体周围的电场分布不均匀，接地电流或接地电阻较大，容易使人受到跨步电压和接触电压的威胁；此外，单根接地体的可靠性较差，万一断线，就极不安全。因此，一般在不太重要的场合或在独立的设备或设备较少的场合采用。变电所或车间一般采用环路式接地，流散钢管、电场互相重叠，使地面电场分布均匀，因此跨步电压和接触电压很低。

（二）合理使用接地电阻

城市轨道交通车辆发生接地故障时，其供电系统会根据接地情况的不同，受到表现不一样的影响，这些具体的表现根据电压、电流等参数来反应。因此需要对这些因素进行有效处理。在日常的设备排故工作中就是要根据现场的具体情况选择正确的方法。首先应该确保线路上发生了短路或者接触不良现象后应及时切断电源;其次是保证电力设备和机械装置能够正常运转并通过相应保护动作将电流经大地击穿而不受破坏;最后还需保障城市轨道交通车辆电气系统接地电阻值不超过标准范围，避免因接地电阻值过低而导致线路短路或者损坏。

（三）优化接地方式

城市轨道交通车辆电气系统接地问题是一个复杂的综合过程，涉及到不同方面，例如，对设备运行环境、防雷击等要求也不尽相同。因此在实际工作中需要针对具体情况进行优化处理。首先需要根据相关法律法规和标准规定来明确相应内容;其次要结合城市地铁线路特点和相关规范要求确定合理有效的接地方式及保护措施以保证电气系统安全稳定可靠运转;最后还需考虑如何提高工作人员的操作水平，确保其能够熟练掌握并运用各种设备技术。

四、结语

综上所述，城市轨道交通车辆采用的是双极性的接线，在线路上会产生一定程度上中性干扰，因此要对接地系统进行合理设计。首先需要考虑到线路的电压、电流分布情况以及不同用户之间所存在差异性;其次需要根据实际情况选择相应相匹配设备并做好防雷保护工作;接着通过计算来确定各个节点间相互联系与电气隔离等问题;最后还需注意的是城市轨道交通车辆采用双极性接线时其运行维护及管理都要按照相关规定进行，避免出现故障后导致不必要的损失。

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