地铁车辆保护接地技术研究

2019-11-28佟志欣

商品与质量 2019年38期

佟志欣

中车大连机车车辆有限公司辽宁大连 1 1 6 0 2 1

以深圳某地铁增购车辆后进行地铁车辆接地方案优化进行案例论证，方案实施中对实际运行中地铁发生的轴承、电蚀等事故原因进行深入分析，从接地保护方案优化角度提出改进保护性接地技术运用，经过实际验证效果良好。

1 地铁车辆接地系统分类

随着城轨快速发展，地铁的自动化、智能化设备不断增加，在设备布局上逐渐密集，电磁环境变得复杂，电磁兼容问题成为重要问题。这是为了保证电气设备可靠运行以及维护人身安全而进行的技术性应用，使得地铁能够具有良好的地铁性能，防止出行电机轴承电蚀等重大事故出生。在分类上，地铁车辆接地系统可按功能分为工作接地和保护接地。前者通过轴承接地端实现电源负端回流与轨道相连的高压电源，通过车辆绝缘子与导线连接，实现转向架和接地导线的相连，通过接地导线与轴端接地回流装置，最终实现变电所电压负端的高压回路。保护接地是地铁车辆用电设备出现磨损、进水、潮湿等后带电导线出现漏电，这是由于设备超负荷引发漏电情况，在环境气体污染、灰尘沉积共同作用下，容易发生电弧击穿打火，因此实施用电设备保护接地非常有必要。根据相关规定，车辆内所有导电车辆零部件通过保护接地，以较低电阻连接到车体上，在地面装置、保护导体和车体之间实现保护接地通道的设置，并实施各类检查手段以确保道路不会发生故障。

2 车辆接地系统设计应用

在深圳某地铁增加车辆组之后每节车下配置牵引逆变器以及辅助逆变器，受电弓设置影响，在电弓引入之后，辅助逆变器、牵引逆变器共同发电。工作接地通过设置在车上的接地汇流排与轴端接连装置，实现了工作电流不会流回车体的问题。接近汇流排与车底绝缘，在辅助逆流器的作用下真正实现回流之后，最终流回蓄电池充电机保护接地。各部件、金属件以车体作为接地电位包括prs、侧顶板电气柜、底架设备保护接地；车体间车体专项嫁接和牵引电梯间也进行保护接地。接地主要包括底架的高压电气设备接地，如牵引逆变器、低压箱蓄电池等，通过低阻抗的接地与车体连接，通过16毫米的软通绞线与C型槽进行链接，车顶的保护接地主要包括电弓管道、避雷器、空调机组等。使用铆接的方式进行软铜绞线和车体的连接，通过两根接地电缆相互连接，确保电气传导部件处在零点位[1]。

保护性接地点的设置，实现了保护接地的回流，每个车体均通过30M兆欧的保护，接地电阻和汇流排进行相连。铝合金车体电阻小于钢轨电阻，因此在进行连接的时候，车体之间的环流增加了30M兆欧接地电阻之后，避免车流之间的环流造成轴承电蚀，同时所有的DC110V富集在车底架蓄电池箱内与绝缘汇流箱连，使每辆车与轮轨之间保持等电位，接地汇流排与30M兆欧的电阻相连，防止车体回流造成DC110V电压波动。通过30M兆欧的电阻相连，还能保护接地，基本上满足规定要求。

3 轴承电蚀故障发生原因分析

在进行施工时发现牵引电机通过轴承时存在批量问题，故障经过排查发现异响，主要是由于损伤造成明显的电蚀，周期性条纹性痕迹就是证据，该位置发生了烧伤痕迹，表明缺陷的形成加速了轴承磨损，特定的轴承电源流再产生高频共模电压，使轴承熔电流存在导致轴承轴电压形成导电回路产生轴电流高频DV/DT作用，使得电机内部电容上产生充放电电流，在一定程度上转子轴电压升高产生轴承电流，这是电容的累积作用下造成轴承电流的危害，导致随着轴承电压数值和脉冲频率的增加，轴承电流使润滑剂发生化学变化，从而降低轴承座圈的寿命。轴承电压大于润滑剂绝缘坎值时产生的电容，使得穿油膜产生放电电流增大情况，轴承机械磨损[2]。

4 抑制腐蚀措施

4.1 优化逆变器付及EMA电容选型，抑制轴承电腐蚀，采取优化措施能从根本上解决损伤发生，并增加轴承电流，线路回路能够保护轴承，采用软铜绞线可以降低电路电感值，电容的具体安装位置尽可能接近轴承减小轴电压。

4.2 调整接地方案安装的转向架构建和终端接地装置之间的接地方案。通过改进调整接地电子接入位置，降低线路感抗值，减小轴承电流的同时，提供低抗之路，优化牵引电机接地，实施车辆保护接地改进方案后，增加保护性接地点以及保护接地电阻，从车体与轴端接地位置进行改变，在转相架构架和轴端接地位置之间，通过汇流排接点与装置连接，改进方案实施之后节点与轴端接地装置实现相连。车体保护接地电阻一端与二位端转向架构架相连，经过测试车辆在实验阶段以全牵引、全制动的方式，验证了逆变器EMI选型和接地电路调整能够产生降低轴承电压的效果，在保持原有接地方式不变的情况下，运用EMI电容值最高设置可使电机轴承电压达到126-142V，使得电机轴承能够避免电蚀危害。在保持原有EMI电容值的同时，采用调整接地方案的方法，运用优化逆变器电容，降低轴承电压，使得周升电压明显降低[3]。