城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)絕緣安裝的重要性

摘要：在我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時城市建設(shè)的規(guī)模也日益加大，在許多大城市中對交通軌道的建設(shè)和規(guī)劃已經(jīng)被提上了日程。在交通軌道的建設(shè)中直流牽引系統(tǒng)的安全性是保證城市軌道安全暢通運(yùn)行的基礎(chǔ)，在直流牽引系統(tǒng)的故障分析顯示故障是由于各種原因的短路形成的。因此，在牽引系統(tǒng)中安裝絕緣性的物質(zhì)已經(jīng)變的十分重要，對維護(hù)城市軌道的安全具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。本文通過對直流牽引系統(tǒng)進(jìn)行分析來了解絕緣系統(tǒng)安裝的重要性。

關(guān)鍵詞：城市軌道；直流牽引；絕緣安裝

1 引言

城市交通軌道中，列車的動力之源就是直流牽引供電系統(tǒng)，而地鐵關(guān)注的重點(diǎn)問題也就是它的安全可靠性。在建設(shè)一個城市軌道時，我們應(yīng)該在確定了供電方案以后，對其系統(tǒng)的靈活性以及可靠性進(jìn)行全方位的監(jiān)測。其中，必須也是應(yīng)該首先考慮的問題就是直流供電系統(tǒng)發(fā)生障礙以后的處理方案，能迅速的切斷故障點(diǎn)，同時能通過臨近的牽引變電所及時將交通軌道所需要的電量及時的進(jìn)行補(bǔ)給是非常重要的?？蚣鼙Ｗo(hù)的設(shè)置是針對交通軌道所可能出現(xiàn)問題的一種保護(hù)措施，這是一個難點(diǎn)也是一個重點(diǎn)，因?yàn)榭蚣苄孤侗Ｗo(hù)的問題對交通造成的影響十分的惡劣，也較為普遍，因此通過框架泄露保護(hù)的裝置如安裝絕緣物質(zhì)可以保證牽引供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行以及供電的安全，可以將故障發(fā)生的概率盡可能的減少，防止大規(guī)模的停電造成人們生活上的不便。在對直流牽引保護(hù)中要對保護(hù)配置以及各項(xiàng)配置中保護(hù)范圍等問題進(jìn)行針對性的探討和了解。安裝絕緣裝置是一件值得廣大設(shè)計(jì)師優(yōu)先考慮的問題。

2 直流牽引供電系統(tǒng)供電安裝的意義

當(dāng)今社會的軌道交通呈現(xiàn)出容量大以及載流密度大等一些特點(diǎn)，直流牽引供電系統(tǒng)的安裝主要是根絕城市軌道系統(tǒng)的這些特點(diǎn)決定的。而安裝直流供電系統(tǒng)可以提高我國城市化的進(jìn)程，使城市進(jìn)程發(fā)展越來越迅速。安裝牽引供電系統(tǒng)可以在不適宜采用高壓電的牽引系統(tǒng)等有限的的空間內(nèi)提高交通的運(yùn)輸效率；同樣可以減小牽引機(jī)動車的體積以及提高運(yùn)量空間從而可以省去龐大的降壓變流調(diào)速設(shè)備，從而可以降低安裝設(shè)備的額外費(fèi)用。直流供電系統(tǒng)的安裝使用可以減少在交流供電系統(tǒng)中電動機(jī)整流換向的問題，可以降低牽引供電系統(tǒng)的負(fù)載化。但是隨著機(jī)動車負(fù)荷的增加，牽引系統(tǒng)電壓的約束會導(dǎo)致牽引電流的增加，因此如何降低電位的變化以及能量損失成為我們首要考慮的問題，也是在技術(shù)流中必須面對的難題。

3 交通軌道運(yùn)行電位變化的原因以及危害

3.1 交通軌道運(yùn)行電位變化的原因

在城市軌道的交通結(jié)構(gòu)中，在正常的運(yùn)行狀態(tài)下在列車運(yùn)行的過程中，由于鋼軌中會流過很多的牽引負(fù)荷電流，這樣容易造成鋼軌對地的電位變化隨著機(jī)車位置的移動，由于長期時間的高速摩擦以及振動等惡劣的工作環(huán)境，在機(jī)車運(yùn)行的環(huán)境中由于兩者的接觸不是很好，過熱和電弧將會發(fā)生，導(dǎo)致接觸導(dǎo)線的損失，引起機(jī)械方面故障性的幾率。其中電位的變化不單單是與機(jī)動車的數(shù)量有關(guān)，而且負(fù)荷電流以及牽引所間距也是主要的問題，當(dāng)接觸網(wǎng)與鋼軌發(fā)生短路、架空地線發(fā)生短路故障以及直流設(shè)備發(fā)生泄露和牽引變電所在二次側(cè)交過程中發(fā)生的單相接地短路時都會使直流系統(tǒng)發(fā)生障礙，造成運(yùn)行電位的變化。

3.2交通軌道運(yùn)行電位變化的危害

一般情況下，在電位發(fā)生變化后會使相同供電系統(tǒng)中給的牽引變電所直流斷路器以及其他的供電所供電線路器跳閘，并且會關(guān)閉鎖合閘，這樣會造成大面積的牽引網(wǎng)停電，并且需要很長時間的故障恢復(fù)，這對城市軌道的影響非常嚴(yán)重，不但會造成機(jī)電設(shè)備的損壞，而且有可能造成人員的傷亡。當(dāng)直流設(shè)備發(fā)生泄露或者接觸網(wǎng)發(fā)生短路時，造成人身傷亡，整個線路鋼軌和大地之間的電位差會驟然上升，會引起其他牽引所的框架保護(hù)電壓元件的誤動，可能會擴(kuò)大事故的發(fā)生范圍，所以在設(shè)備中一定要取消電壓元件的應(yīng)用，這樣才可以減少跳閘等類似事故的發(fā)生，使?fàn)恳到y(tǒng)穩(wěn)定順利的進(jìn)行。

4 施工中絕緣安裝存在的一些問題

目前，在城市交通軌道中隨加載的直流保護(hù)裝置，國內(nèi)的制造商已經(jīng)能夠有能力生產(chǎn)出廣泛使用的保護(hù)設(shè)備，但是仍然有一些問題是值得我們考慮的：

在同一車輛啟動的同時另一輛車的啟動也許會造成電流的上升或者定時限流保護(hù)的跳閘，這時安裝的絕緣設(shè)備已經(jīng)不能起到很好的作用，如何有效的進(jìn)行解決已經(jīng)成了廣大工程師需要考慮的問題；

在絕緣安裝的過程中，一般的安裝框架的保護(hù)針對的都是小電流，因?yàn)樗子诟兄?，但是卻無法進(jìn)行像大電流短路那樣容易進(jìn)行定位容易造成選擇性差的特點(diǎn)，因此如何在安裝絕緣設(shè)備的情況下進(jìn)行準(zhǔn)確尋找故障發(fā)生的位置還需要進(jìn)一步的探索。

在小電流故障抑或遠(yuǎn)端故障中，可以通過保護(hù)饋線進(jìn)行消除危害；但是大電弧卻無法進(jìn)行有效的動作保護(hù)，這就需要在絕緣安裝的過程中進(jìn)行電弧的研究，能夠正確的被絕緣裝置所識別。

5 絕緣安裝的重要性以及安裝方法

5.1 絕緣安裝的理論知識

直流供電系統(tǒng)中特有的保護(hù)裝置就是絕緣安裝，在一般城市軌道的建設(shè)中很多的都是雜散電流，所以不接地系統(tǒng)是直流供電系統(tǒng)的首選設(shè)計(jì)。

直流牽引系統(tǒng)負(fù)極不接地安裝方式

如果接地的設(shè)備外殼連接正極，而且這某個時間供電系統(tǒng)發(fā)生了短路現(xiàn)象，恰恰鋼軌與車身外殼為負(fù)極，那么乘客的人身安全就會受到嚴(yán)重的威脅。之所以在建造過程中安裝絕緣保護(hù)就是為了防止事故的產(chǎn)生，實(shí)時的進(jìn)行對絕緣性的監(jiān)測可以通過框架結(jié)構(gòu)來進(jìn)行。安裝絕緣裝置可以在短路的情況下，對直流電進(jìn)行跳閘。直流牽引系統(tǒng)中某一個電極接地不會多人以及設(shè)備造成任何危害，但是如果兩個電極同時接地后，那么直流設(shè)備的損失會很大，嚴(yán)重的會造成設(shè)備的損壞或者影響直流用電設(shè)備的正常工作。因此必須進(jìn)行絕緣安裝，這樣才能在保證車體安全運(yùn)行的情況下使設(shè)備和人不會受到任何的威脅。目前由于鋼軌電位的升高和多種因素有關(guān)，除了與供電回流系統(tǒng)以及負(fù)回流的暢通性有關(guān)以外還和軌道絕緣泄露電阻密切相關(guān)，安裝絕緣裝置的好處是一旦電位升高到整定值，鋼軌的電位就會發(fā)生動作。能夠迅速的調(diào)整好鋼軌電位裝置和其他保護(hù)的配合關(guān)系，這樣可以減少危害的發(fā)生，確保供電人員能根據(jù)發(fā)生的問題制定出搶修預(yù)案，通過應(yīng)急處理程序及時的恢復(fù)供電，確保軌道交通的正常運(yùn)行。鑒于在城市交通線路中地鐵是最為常見的交通樞紐，又因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)的特殊性，為了防止電位差造成的安全隱患，必須采用絕緣性的安裝。目前的鐵路工程設(shè)備安裝時，地下設(shè)備房間很復(fù)雜并且潮濕，在潮濕環(huán)境下如何采取有效的方法來解決絕緣值不達(dá)標(biāo)的問題已經(jīng)成為了很關(guān)鍵的問題，比如抽濕機(jī)的除濕、吹風(fēng)機(jī)的干燥等等都可以。另外，在地鐵的建設(shè)過程以及運(yùn)行中，會產(chǎn)生很多的塵土以及金屬性質(zhì)的微小顆粒，這會影響絕緣電流。如果這些物質(zhì)附著到絕緣板或者開關(guān)的縫隙上，而且隨著時間的增長這些絕緣板也會逐漸老化，影響安全性能。在找平焊接設(shè)備基礎(chǔ)槽鋼完成以后，打磨各個焊點(diǎn)以及防腐處理基礎(chǔ)支撐的物質(zhì)，在加刷一層封閉漆。這樣才能夠?qū)⒔^緣效果達(dá)到更好的效果。5.2 絕緣安裝的流程以及操作的要點(diǎn)

絕緣安裝的工藝流程圖