成都地鐵1號(hào)線于2010年9月開(kāi)始試運(yùn)營(yíng)，從2011年10月開(kāi)始，地鐵1號(hào)線世紀(jì)城站至金融城站鋼軌電位限制裝置動(dòng)作較頻繁，且世紀(jì)城站電壓型框架保護(hù)越限告警，針對(duì)該故障現(xiàn)象，我們展開(kāi)了一系列的專(zhuān)項(xiàng)檢查，并做了簡(jiǎn)要分析。

　　一、影響鋼軌電位的因素

　　影響鋼軌電位的因素很多且較復(fù)雜，可通過(guò)鋼軌電位簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)模型來(lái)討論分析。

　　假設(shè)l)走行軌的縱向電阻是均勻分布的;

　　2)軌道對(duì)地的過(guò)渡電阻和土壤電阻也是均勻分布的;

　　3)排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)電阻是均勻分布的;

　　4)饋電線路的阻抗忽略不計(jì)。

　　建立軌道一排流網(wǎng)一大地的電阻分布網(wǎng)絡(luò)如圖所示。

　　根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分布圖建立數(shù)學(xué)模型，經(jīng)基爾霍夫電壓、電流定律推導(dǎo)得出鋼軌上任一點(diǎn) 處電壓方程如下，設(shè)變電所一端坐標(biāo) 。

　　，其中，為軌道對(duì)埋地金屬結(jié)構(gòu)的過(guò)渡電阻，;設(shè)為埋地金屬結(jié)構(gòu)對(duì)地的過(guò)渡電阻，;為走行軌的電阻，;為埋地金屬結(jié)構(gòu)電阻，;為走行軌在處的電壓，V;為走行軌在處的電流，A;為軌道泄漏的雜散電流，A;為測(cè)量點(diǎn)距變電所的距離，km;為機(jī)車(chē)距變電所的距離，km;為列車(chē)取流電流，A。方程中常數(shù)A、B與列車(chē)取流 有關(guān)。

　　通過(guò)模型分析計(jì)算，我們知道鋼軌對(duì)地電壓與列車(chē)取流、鋼軌縱向電阻、軌地過(guò)渡電阻存在理論性的變化規(guī)律。

　　成都地鐵1號(hào)線處于運(yùn)行初期，牽引網(wǎng)電壓較高、行車(chē)間隔大，根據(jù)牽引供電模擬計(jì)算可知，正常運(yùn)行方式與非正常運(yùn)行方式下鋼軌電位均未達(dá)到90V。從動(dòng)作情況可知，鋼軌電位限制裝置在2011年度中僅于10月30日后開(kāi)始動(dòng)作，且動(dòng)作較頻繁。因此，初步判斷可能存在的原因有：設(shè)備本身故障;回流網(wǎng)電阻突增;牽引網(wǎng)正極對(duì)地或負(fù)極有泄露。針對(duì)以上情況，供電專(zhuān)業(yè)展開(kāi)了專(zhuān)項(xiàng)檢查和相應(yīng)的處理。

　　二、檢查處理措施

　　1、檢查鋼軌電位限制裝置及框架保護(hù)功能是否正常。經(jīng)核對(duì)保護(hù)整定值，發(fā)現(xiàn)框架保護(hù)及鋼軌電位限制裝置定值的時(shí)限配合上有一定的問(wèn)題，再加電壓繼電器調(diào)節(jié)精度不高，實(shí)際報(bào)警延時(shí)與定值單誤差較大，使得匹配問(wèn)題更加突出。經(jīng)重新計(jì)算修改，在未投入排流柜的情況下，將框架泄漏保護(hù)電壓元件I段保護(hù)的整定值調(diào)整為100V，動(dòng)作時(shí)間應(yīng)比鋼軌電位限制裝置的動(dòng)作時(shí)間整定值長(zhǎng)500ms(相同的測(cè)量電壓條件下)，調(diào)整為1500ms，將鋼軌電位限制裝置I段保護(hù)的整定值調(diào)整為90V，確保電壓型框架保護(hù)與鋼軌電位限制裝置保護(hù)整定值相匹配。截止目前，框架保護(hù)無(wú)報(bào)警，設(shè)備運(yùn)行正常。

　　2、對(duì)世紀(jì)城站至金融城站上、下行均回流電纜連接情況進(jìn)行巡查，發(fā)現(xiàn)：海洋公園站上行進(jìn)站M161-21處上下行鋼軌之間均流電纜脫落一根;孵化園至海洋公園區(qū)間存車(chē)線M157-14，M158-10處道岔聯(lián)接電纜分別脫落一根;其余均回流電纜與鋼軌焊接處有不同程度的銹蝕。2012年1月10日夜間對(duì)這三處脫落的均回流電纜重新進(jìn)行了放熱焊聯(lián)接處理。

　　3、對(duì)世紀(jì)城牽引所內(nèi)整個(gè)直流系統(tǒng)進(jìn)行絕緣測(cè)試，分別測(cè)試了整流器柜及負(fù)極柜對(duì)地絕緣電阻，直流母線對(duì)地絕緣電阻，框架絕緣，正負(fù)之間避雷器的絕緣電阻，直流泄露。試驗(yàn)結(jié)果和判定標(biāo)準(zhǔn)如下：

　　各項(xiàng)測(cè)試參數(shù)都在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，直流系統(tǒng)絕緣合格。接下來(lái)還對(duì)世紀(jì)城站上下行回流箱和負(fù)極柜內(nèi)電纜連接處進(jìn)行了緊固。

　　三、原因分析

　　統(tǒng)計(jì)2011年1月至2012年1月14日鋼軌電位動(dòng)作情況如下圖， 金融城動(dòng)作1次、孵化園動(dòng)作10次、海洋公園動(dòng)作29次、世紀(jì)城動(dòng)作19次，第一次動(dòng)作時(shí)間按先后排列為：海洋公園2011年10月30日、金融城2011年11月1日、世紀(jì)城12月6日、孵化園2011年12月30日。世紀(jì)城站在定值未修改前動(dòng)作僅兩次，相同時(shí)間段內(nèi)海洋公園動(dòng)作了十次，世紀(jì)城框架報(bào)警5次，綜合考慮海洋公園動(dòng)作次數(shù)最多，世紀(jì)城站與其接近，兩站次數(shù)均遠(yuǎn)大于孵化園站次數(shù)。在檢查處理前后一段時(shí)間內(nèi)，我們統(tǒng)計(jì)了世紀(jì)城站至金融城鋼軌電位最大值，數(shù)據(jù)分布如下圖：

　　圖中11日電位分布曲線是由電調(diào)下令使鋼軌電位限制裝置處于合位得出，再排除14日周末新春購(gòu)物節(jié)客流量較大的影響，可以看出經(jīng)過(guò)檢查處理后，世紀(jì)城站鋼軌電位最大值有輕微的下降，海洋公園站基本保持穩(wěn)定，結(jié)合檢查處理情況可知，變電所內(nèi)回流設(shè)備運(yùn)行良好，直流開(kāi)關(guān)柜、整流機(jī)組及連接電纜無(wú)泄漏，不是造成鋼軌電位升高的原因。

　　目前，列車(chē)運(yùn)行情況，高峰時(shí)段：7:30—9:30,16:30—19:00;上線12列，間隔6分15秒。平峰時(shí)段：6:30—7:30,9:30—16:30，19:00—20:30;上線10列，間隔7分30秒。低峰時(shí)段：20:30—23:00;上線8列，間隔9分20秒。由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，在低峰時(shí)段，海洋公園站動(dòng)作共兩次，孵化園動(dòng)作一次，且動(dòng)作日期不同，其余動(dòng)作時(shí)間無(wú)規(guī)律。因此鋼軌電位動(dòng)作情況受到列車(chē)運(yùn)行間隔的影響較小。

　　四、結(jié)論

　　鋼軌電位限制裝置動(dòng)作較頻繁及電壓型框架保護(hù)越限告警的原因，與定值時(shí)限不匹配及少量均回流電纜脫落銹蝕有一定的聯(lián)系。但結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)排查并結(jié)合數(shù)學(xué)模型可知，最主要的原因應(yīng)該是回流網(wǎng)電阻存在突增，直流牽引系統(tǒng)負(fù)回流回路電阻過(guò)大，當(dāng)直流牽引負(fù)荷電流通過(guò)負(fù)回流回路回到牽引變電所時(shí)，負(fù)回流回路本身電壓降增大，當(dāng)回路中某處絕緣下降或存在接地點(diǎn)時(shí)，該點(diǎn)將視為零電位參考點(diǎn)，從而造成回路中絕緣良好處的鋼軌電位電壓抬高。所以在今后的運(yùn)營(yíng)維護(hù)中，應(yīng)該全面檢查軌行區(qū)回流網(wǎng)各組成部件，重點(diǎn)檢查回流通路連接情況。