摘要：介紹專用軌回流系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)及系統(tǒng)概況，通過逐項(xiàng)對比專用軌回流系統(tǒng)與常規(guī)走行軌系統(tǒng)的不同，系統(tǒng)闡述專用軌回流系統(tǒng)的構(gòu)成及特點(diǎn)，提出采用專用軌回流系統(tǒng)的相關(guān)注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：專用回流軌;常規(guī)走行軌;特點(diǎn)

1專用軌回流系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

在城市軌道交通直流電氣運(yùn)輸系統(tǒng)中，牽引電流利用鋼軌作為返回線。由于鋼軌不可能達(dá)到完全對地絕緣，總有一部分電流漏入大地而形成雜散電流［1］。泄漏的雜散電流會對沿線的金屬管線形成不同程度的電解腐蝕。根據(jù)鄭州機(jī)場至許昌市域鐵路工程(鄭州段)全線地下管線調(diào)查資料，鄭州機(jī)場至許昌市域鐵路工程(鄭州段)沿線有大量DN250以上的油氣管線敷設(shè)，全線油氣管線具有平行敷設(shè)距離長、數(shù)量多、管徑大、距離近等特點(diǎn)，并且該工程需下穿新鄭機(jī)場及李糧店煤礦區(qū)，雜散電流會造成天然氣管道、石油管道、自來水及污水管道電解腐蝕，嚴(yán)重危害公共安全。因此，該工程采用專用軌回流系統(tǒng)。

2專用軌回流系統(tǒng)概況

專用軌回流系統(tǒng)，不再采用鋼軌進(jìn)行回流，而是采用專用的回流軌，回流軌對地具有良好的絕緣性能，絕緣等級理論上可以達(dá)到108Ω·km，基本可以杜絕雜散電流的產(chǎn)生。專用回流軌技術(shù)是以第三軌受流技術(shù)為基礎(chǔ)，其基本結(jié)構(gòu)與第三軌受電方式一樣，由回流軌、支持裝置、端部彎頭等組成，可采用與第三軌相同類型的鋼鋁復(fù)合軌。專用回流軌的布置采用類似接觸軌布置方式，用復(fù)合支架將專用軌設(shè)置于線路行車方向右側(cè)(專用軌的軌電位比常規(guī)鋼軌低，理論上可以考慮不設(shè)置防護(hù)罩)，對區(qū)間建筑界限基本無影響，但為了避免隧道打偏，造成調(diào)線調(diào)坡困難，建議盡量壓縮專用軌與線路中心距離。

3專用軌回流系統(tǒng)與常規(guī)走行軌回流系統(tǒng)一次部分差異

與常規(guī)走行軌回流系統(tǒng)相比，專用軌回流系統(tǒng)存在如下調(diào)整:增加專用回流軌，需增設(shè)用作負(fù)極回流的專用回流軌，以及相關(guān)支撐固定用附屬器件。在鋼軌和負(fù)極母線之間設(shè)置單向?qū)�通裝置+泄漏電流監(jiān)測元件。車輛增加回流靴及相應(yīng)絕緣裝置，需要在車輛兩側(cè)增加與回流軌搭接裝置，類似地鐵接觸軌受電的受電靴，設(shè)置專用軌回流伸縮臂。由于回路阻抗減小，傳統(tǒng)雜散電流防護(hù)措施的軌電位不再作為牽引所布點(diǎn)的限制因素，可以擴(kuò)大牽引所間距，減少設(shè)備及土建投資。相對于常規(guī)DC1500V系統(tǒng)平均牽引所間距約2．5km，專用軌回流系統(tǒng)可將牽引所間距加大到3～4km，牽引所數(shù)量可以減少20%～35%。鋼軌不作為回流通路，不會產(chǎn)生對地電位，取消在常規(guī)走行軌回流系統(tǒng)中為限制鋼軌電位過高而設(shè)置的鋼軌電位限制裝置。道床結(jié)構(gòu)鋼筋不需要再焊接成收集網(wǎng)，道床間的雜散電流端子預(yù)埋、焊接及電纜連接均可相應(yīng)取消。取消排流柜、單項(xiàng)導(dǎo)通裝置等雜散電流排流系統(tǒng)設(shè)備以及雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)。專用軌回流模式下，列車車體、車輪以及鋼軌被隔離，均不帶電，乘客下車將不會形成跨步電壓，可以考慮取消站臺絕緣層。

4專用軌回流系統(tǒng)與常規(guī)走行軌回流系統(tǒng)保護(hù)部分差異

各類繼電保護(hù)裝置的實(shí)現(xiàn)原理和動作判斷依據(jù)各不相同［2］�？蚣鼙Ｗo(hù)適用于直流設(shè)備的正極對機(jī)柜外殼(與大地相連)或接觸網(wǎng)對架空地線短路時的情況，包括電壓型框架保護(hù)(測量負(fù)極對框架電壓)和電流型框架保護(hù)(測量框架對地電流)。框架保護(hù)的設(shè)置目的是為了防止直流牽引供電設(shè)備內(nèi)部絕緣能力降低時造成人身危險，框架保護(hù)包含反映直流泄漏電流的過電流保護(hù)和反映接觸電壓的過電壓保護(hù)。常規(guī)走行軌回流系統(tǒng)與專用軌回流系統(tǒng)框架保護(hù)設(shè)置方案一致，區(qū)別在于走形軌回流系統(tǒng)框架保護(hù)與軌電位系統(tǒng)配合使用，專用軌回流系統(tǒng)框架保護(hù)與單向?qū)�通裝置配合使用。采用專用軌回流供電系統(tǒng)方案后，牽引網(wǎng)正、負(fù)極與地及車輛殼體絕緣，鋼軌與車站內(nèi)綜合接地網(wǎng)連接，在牽引變電所設(shè)置單向?qū)�通裝置作為短路時的短路通路。為盡量保證保護(hù)選擇性，縮小故障影響范圍，需在鋼軌和負(fù)極母線之間設(shè)置單向?qū)�通裝置+泄漏電流監(jiān)測元件。常見的專用軌回流系統(tǒng)牽引網(wǎng)短路故障主要包含:牽引網(wǎng)正極(接觸網(wǎng))對架空地線、鋼軌發(fā)生接地故障;牽引網(wǎng)正極(接觸網(wǎng))對車輛殼體發(fā)生接地故障;牽引網(wǎng)正極(接觸網(wǎng))對地發(fā)生短路故障;車輛內(nèi)正極對車輛殼體發(fā)生接地故障;直流設(shè)備內(nèi)正極對設(shè)備外殼短路;車輛內(nèi)正負(fù)極對車輛殼體絕緣不良。當(dāng)發(fā)生車輛內(nèi)正負(fù)極對車輛殼體絕緣不良，在車輛內(nèi)部正負(fù)極與車輛殼體間設(shè)置絕緣檢測裝置。無論正極還是負(fù)極絕緣出現(xiàn)損壞或下降，繼電保護(hù)設(shè)置如下:當(dāng)正極接地(車體)時，由于供電系統(tǒng)牽引所設(shè)有單向?qū)�通裝置，正極接地也就相當(dāng)于和負(fù)極短路，其保護(hù)和原走行軌回流供電系統(tǒng)的列車正極接地保護(hù)一致。由于車體通過輪對、軸端接地裝置及走行軌和接地網(wǎng)連通，正極接地時乘客和車體為等電位，乘客的安全完全可以得到保障。負(fù)極接地(車體)時，和正極接地一樣，乘客安全也可以完全得到保障。在牽引變電所設(shè)置單向?qū)�通裝置，當(dāng)接觸網(wǎng)正極、回流軌發(fā)生對地電流泄漏時，單向?qū)�通裝置內(nèi)的泄漏電流監(jiān)測元件監(jiān)測到信號并發(fā)出報警，為檢修人員查找泄露點(diǎn)提供依據(jù)。專用回流軌系統(tǒng)保護(hù)方案:采用架空接觸網(wǎng)+專用回流軌供電方式的直流供電系統(tǒng)饋線保護(hù)設(shè)置，與走行軌回流供電系統(tǒng)的保護(hù)設(shè)置相同。車輛內(nèi)部出現(xiàn)正負(fù)極絕緣不良時，由于車體與人等電位，對乘客不造成安全隱患，車輛內(nèi)部設(shè)置絕緣監(jiān)測裝置，當(dāng)絕緣不良時通過告警信號進(jìn)行提示，車輛回庫時進(jìn)行檢查維修。在牽引變電所負(fù)極與走行鋼軌/地間設(shè)置單向?qū)�通裝置，利用變電所直流饋線保護(hù)可實(shí)現(xiàn)牽引網(wǎng)正極與負(fù)極、架空地線、鋼軌、車輛殼體等各種短路的選擇性保護(hù)。變電所設(shè)備內(nèi)部的接地保護(hù)設(shè)置方案與走行軌回流方式的直流供電系統(tǒng)一致。

5注意事項(xiàng)

專用軌回流系統(tǒng)與既有走行軌系統(tǒng)相比存在較大區(qū)別，在前期設(shè)計聯(lián)絡(luò)階段應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注:變配電專業(yè)聯(lián)閉鎖邏輯及保護(hù)設(shè)置;正線與車場的接口;正線與車場的支援供電方案及其實(shí)現(xiàn)方式;專用軌回流系統(tǒng)限界問題;大型車輛的限界及車輛本身的構(gòu)造變化;作業(yè)安全防護(hù)方式;回流軌布置位置;專用回流軌在道口、庫內(nèi)立柱式檢查坑地段的布置說明。

6結(jié)語

地鐵直流牽引供電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行是列車安全運(yùn)行的前提和保證［3］。本研究以鄭州機(jī)場至許昌市域鐵路工程為例，闡述了專用軌回流系統(tǒng)的構(gòu)成、特點(diǎn)及與常規(guī)走行軌系統(tǒng)的差異，并列舉出采用專用軌回流系統(tǒng)的相關(guān)注意事項(xiàng)，對后續(xù)應(yīng)用專用軌回流系統(tǒng)線路的施工介入、人員培訓(xùn)、日常檢修均有借鑒及參考意義。

參考文獻(xiàn)

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［3］王廣峰，孫玉坤，陳坤華．地鐵直流牽引供電系統(tǒng)中的DDL保護(hù)［J］．電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報，2011(1):59．