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    科學技術論文

    中低速磁浮列車接地與防雷技術研究

    時間:2021年03月03日 所屬分類:科學技術論文 點擊次數:

    摘要由于中低速磁浮列車擺脫了輪軌接觸的約束,因此研究1套能夠保證人員和設備安全的列車接地與防雷技術方案迫在眉睫。結合地面牽引供電的防護措施,從大系統角度出發,綜合考量制定了一種中低速磁浮列車的接地與防雷技術方案,討論分析了不同故障工況下車輛

      摘要由于中低速磁浮列車擺脫了輪軌接觸的約束,因此研究1套能夠保證人員和設備安全的列車接地與防雷技術方案迫在眉睫。結合地面牽引供電的防護措施,從大系統角度出發,綜合考量制定了一種中低速磁浮列車的接地與防雷技術方案,討論分析了不同故障工況下車輛的防護手段。

      關鍵詞中低速磁浮列車;接地;防雷

    城市軌道交通

      中低速磁浮列車以其運行噪聲小、爬坡能力強、轉彎半徑小等一系列優點逐漸引起人們的關注。特別是隨著我國首條常導短定子中低速磁浮商業線———長沙磁浮快線的開通運營,中低速磁浮列車在城市軌道交通的應用上更加體現出較強的環境適應性和較好的社會經濟性[1]。

      磁浮列車運行時與軌道是不接觸的,這一點完全不同于傳統的接觸式輪軌列車。磁浮列車采用負極受流靴和負極接觸軌進行回流,在中低速磁浮線路上,負極接觸軌全線采用絕緣安裝,即回流軌與大地之間是絕緣的,二者之間的泄漏電阻接近于無窮大[2]。這也是中低速磁浮系統與輪軌系統在供電方面的另一個較大的區別。本文從上述的區別之處出發,在既有輪軌交通車輛的接地與防雷方案基礎上[3],提出1套適用于中低速磁浮列車的接地與防雷技術方案。

      1中低速磁浮列車的接地與防雷技術方案

      車輛的接地與防雷主要是為了保證車輛駕乘人員及維修人員的安全,提升車輛的電磁兼容性,使車載和軌旁設備能夠不受干擾地可靠工作[4]。本文推薦的整車接地與防雷技術方案。中低速磁浮列車整車接地與防雷接線的處理手段主要分以下3類。

      1.1列車等勢連接

      車輛的所有箱體設備均設置接地點,接地點與車體之間設置接地線,保證設備的外殼與車體始終保持同一電位。安裝在車輛懸浮架兩側的電機均設置接地點,接地點與懸浮架相連,懸浮架的接地點與車體相連,連接完成后保證電機、懸浮架、車體處于等電位狀態。不同的車廂之間采用2根截面積在120mm2以上的電纜進行連接保證全列車成為一個等勢體。為了防止駕乘或維修人員上下車過程中在車輛與大地之間產生跨步電壓,車輛設置接地刷。當車輛進站或到段?繒r,接地刷與站內或段內的接地軌相接觸,實現車體和大地等電位。

      1.2車輛的特殊處理由于車鉤的鉤體與鉤座之間采用的是絕緣橡膠軸承連接,為了保證設備及維護人員的安全,需要使鉤體和車體等電位。但是考慮磁浮車輛存在連掛運營的需求,為了抑制潛在的車體電流,在車鉤和車體之間設置了毫歐級小電阻,很好地解決了上述兩個問題。為了避免車輛制動時因閘片與軌道直接接觸而產生的車體電流,本文提出了在制動夾鉗單元上增加絕緣處理的措施。閘片與閘片托采用絕緣安裝。該措施可切斷地電流經閘片上車的路徑,避免閘片和走行軌之間產生電弧。

      1.3防雷技術方案

      由于磁浮車輛在運行時與軌道脫離接觸,如果不采取任何措施,車體將處于懸空狀態,若遭遇雷擊,車體可能因對地放電造成車載設備損傷,故本文采取將中間車車體與高壓母線負極相連的措施[5],以借助地面負軌避雷器實現列車防雷擊[6]的目的。除此之外,在每個頭車還設置接地模塊。該模塊由電阻、電容、二極管并聯而成,主要是為了減小車體電感在雷電流釋放過程中的影響,同時也為車輛在運行過程中產生的感生電荷提供泄放通路,提高車輛的電磁兼容水平。

      2車輛故障工況分析

      2.1正負極短路

      當車輛的正負極母線或與其相連的設備出現 互相短路時,如果短路點位于車輛母線保護設備的前級(短路點1位置),該故障需要由牽引變電所的過電流保護裝置切斷;如果短路點位于車輛母線保護設備的后級(短路點2位置),該故障能夠由車輛母線保護設備切斷。為了保證故障不擴散,車輛保護設備的保護整定值要低于上級變電所的保護整定值。

      2.2正極設備對車體短路

      車輛運行過程中可能出現正極設備對車體短路的故障,該故障一般是由于設備外部動力電纜絕緣層破壞或設備內部正極對箱體短路等原因造成的。無論何種原因,只要故障點與本文2.1節所述的情況一致,則短路點在車輛母線保護設備的前、后級均可能出現。

      2.3車體被雷電擊中

      如果車輛在落車狀態下被雷電擊中,由于此時車體與大地等電位,雷電流將直接被泄放至大地,不會造成危險。如果車輛在懸浮狀態下被雷電擊中,車體和負母線之間的直連接地線使負極接觸軌與車體處于等電勢狀態,雷電能量將被引至負軌上,而負軌與大地之間設有避雷器,可借助此避雷器泄放落到車體上的雷電能量[8]。

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      3結語

      本文在傳統輪軌列車接地方案的基礎上,提出了中低速磁浮列車的接地和防雷技術方案,并且針對車體回流、電磁兼容、接地故障保護、雷擊防護等重點問題進行了詳細分析。結果表明,該方案能夠很好地解決中低速磁浮列車的接地和防雷問題,對后續磁浮產品的設計具有一定的借鑒意義。

      參考文獻

      [1]鄧江明,陳特放,彭奇彪.中低速磁浮列車車體接地回流特性研究[J].機車電傳動,2017(5):88.

      [2]孫才勤.中低速磁浮牽引供電系統接地保護方案探析[J].城市軌道交通,2018(6):81.

      [3]朱軍,王健全,李林森.城軌車輛接地系統設計[J].車輛產品與零部件,2009(1):26.

      [4]陳晶晶,馬德明.高速鐵路常用供電方式接地回流研究[J].鐵道技術監督,2007(10):24.

      [5]陳貴榮,王寧,李杰.用于中低速磁浮列車的接地與保護方法:201110027036.5[P].2011-07-20.

      [6]王德發.長沙磁浮快線工程的防雷接地設計要點[J].城市軌道交通研究,2017(12):113.

      作者:劉帥李小慶延娓娓

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