DC1500V接觸軌接地防護方式探討

吳世成

摘 要：城市軌道交通DC1500V接觸軌接地防護工作較為頻繁，防護效率與防護效果對維修作業(yè)影響較大，研究各種接地防護方式意義重大。通過結(jié)合相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)，對接地線防護原理進(jìn)行探討分析，在此基礎(chǔ)上探討了裝設(shè)接地線與合上接地刀閘的防護效果的等效性，并對兩種防護方式的特點進(jìn)行對比分析，提出可增強安全性及安全感的措施及方法，可為類似的應(yīng)用提供借鑒。

關(guān)鍵詞：接觸軌；接地防護；接地線

中圖分類號：U231 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

每日運營結(jié)束后，城市軌道交通維修人員需在線路上進(jìn)行各類作業(yè)，由于DC1500V接觸軌安裝在地面較低的位置，除了接觸軌專業(yè)維修人員外，其他專業(yè)維修人員也可能會觸碰到接觸軌裸露部分，為防止觸電，一般需全線停電掛地線來進(jìn)行安全防護，目前接地防護采用傳統(tǒng)的人工掛地線接地防護方式，需要較多的人力和作業(yè)工時，由于此項工作較為頻繁，防護效率的高低與效果的好壞對維修作業(yè)影響較大，有必要對此進(jìn)行研究。

1. DC1500V接觸軌接地防護的原理

接觸軌供電分區(qū)由兩端的牽引所供電，接地防護時，先在已停電的供電分區(qū)兩端分別驗電，再用接地線把正負(fù)極短接，然后檢修人員才能在接觸軌上或附近作業(yè)，作業(yè)完成后把地線拆除，傳統(tǒng)典型的接觸軌線路人工裝設(shè)地線防護方式如圖1所示。

接地線一般由2.5m長的截面積70mm2及以上的軟銅地線和兩端線夾組成，地線總電阻通常不大于1mW，接地線是保護在接觸軌或附近作業(yè)人員防觸電的最直接安全防護措施，其主要防護原理為：

（1）泄放接觸軌上的電荷

接地線短接正負(fù)極后形成放電通路，相當(dāng)于RC放電電路，由于地線電阻非常小，可以迅速泄放掉停電后接觸軌上的電荷，防止靜電、剩余電荷對人體造成傷害。

（2）防止變電所誤送電

向接觸軌供電的斷路器設(shè)有合閘前的線路檢測裝置，防止變電所向短路線路送電，合閘前檢測裝置先檢測線路電阻，只有線路電阻大于整定值斷路器才能繼續(xù)合閘，否則中斷合閘且斷路器閉鎖。兩端掛地線后，此時線路電阻小于整定值，不滿足合閘條件，斷路器中斷合閘并閉鎖，從而防止誤送電。

（3）限制誤送電時人體觸電時間和接觸電壓

接好地線后，一旦變電所誤送電，接地線電阻非常小會造成系統(tǒng)短路，保護裝置檢測到短路電流后迅速斷開斷路器，迅速切斷短路電流，從而限制了人體觸電時間；同時由于接地線電阻非常小，短路電流通過地線時其兩端的電壓降也很小，從而限制了人體接觸電壓，防止電對人體的傷害，保護作業(yè)人員的安全。

DC1500V接觸軌系統(tǒng)短路時，由于系統(tǒng)設(shè)有多級繼電保護裝置，系統(tǒng)會迅速切斷短路電流，所以實際短路電流會小于最大短路穩(wěn)態(tài)電流，DC1500V接觸軌系統(tǒng)測得：距變電所70m處單供電臂近端地線短路，跳閘時最大短路電流值為36.2kA，比系統(tǒng)最大短路電流60kA小，兩個直流進(jìn)線開關(guān)的其中一個開關(guān)的電流如圖2所示，短路電流在約25mS就已經(jīng)切除，因此采用系統(tǒng)最大短路電流來評估接觸電壓是有較大安全裕度的。根據(jù)最大短路電流可計算出地線兩端的電壓，可采用《GB/T13870.1-2016電流通過人體的效應(yīng)第一部分：常用部分》或者參照《GB/T3805-2008特低電壓（ELV）限值》中的電壓限值來評估接地線的防護性能。

以上只是防護原理舉例分析，具體應(yīng)用時須結(jié)合實際情況進(jìn)行評估，必要時可采用短路試驗來驗證，接地線只是整個安全防護中的一環(huán)，須配合其他安全防護技術(shù)和管理措施才能保護作業(yè)人員的安全。

2.接地刀閘接地防護方式的提出

安規(guī)要求，人工掛地線需要一人操作一人監(jiān)護，當(dāng)多個牽引所要同時進(jìn)行接地防護時需要的人力較多，且人工操作所費時間較長。圖3中把圖1中的地線用了兩個接地刀閘來代替。人工裝設(shè)的地線和接地刀閘在電氣原理上都可以等效為一個導(dǎo)體，從防護原理分析可知，只要主要電氣參數(shù)相同，兩者都可以起到相同的防護效果。

在電力行業(yè)中接地線和接地刀閘的作用是等效的，都是安全規(guī)程許可的方式。同理，對于DC1500V接觸軌系統(tǒng)某一處接地防護點而言，裝設(shè)接地線或合上接地刀閘在電氣原理上也是等效的，因此采用接地刀閘進(jìn)行接地防護是可行、安全的。

3.兩種接地方式的特點比較

由表1可知，遠(yuǎn)動方式的接地刀閘接地防護方式對操作人員的數(shù)量要求低，防護操作時間短，在效率上明顯優(yōu)于人工裝設(shè)地線接地防護方式。

4.接地刀閘接地防護方式的加強安全措施

由于接地刀閘接地防護方式通常作業(yè)人員無法直觀可視地線，維修人員對此方式的安全感沒有傳統(tǒng)直觀的裝設(shè)接地線方式強，可采取以下措施來進(jìn)一步提高安全性及安全感：

（1）設(shè)置自動驗電裝置，只有驗明無電后才能合接地刀閘。

（2）與牽引所斷路器和隔離開關(guān)之間設(shè)定聯(lián)鎖條件，防止作業(yè)時段誤送電，防止運營時段帶電合接地刀閘。

（3）在接地刀閘的當(dāng)?shù)乜刂苹芈樊?dāng)中，采用物理斷開或電子鎖等方式由車站人員互控來防止作業(yè)時段誤分閘。

（4）用視頻監(jiān)控來確認(rèn)接地刀閘狀態(tài)，做到雙重確認(rèn)。

（5）按供電分區(qū)設(shè)置接地狀態(tài)實時在線監(jiān)測裝置，在車站下線路出入口、分界點及沿線間隔一定距離設(shè)置接地狀態(tài)識別信號裝置，作業(yè)人員下線路或者作業(yè)時直觀確認(rèn)本供電分區(qū)的接地防護裝置狀態(tài)。

（6）作業(yè)人員在靠近或觸碰接觸軌前，用便攜式驗電器再次進(jìn)行驗電。

結(jié)語

采用人工掛地線和接地刀閘的接地防護方式都可以滿足DC1500V接觸軌接地防護的要求。遠(yuǎn)動操作的接地刀閘接地防護方式在節(jié)省人力、縮短接地防護時間方面明顯優(yōu)于人工掛地線方式，在采取一些安全措施后可以進(jìn)一步提高其安全性，進(jìn)一步增強維修人員的安全感。

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