摘要：介紹專用軌回流系統(tǒng)的優(yōu)點及系統(tǒng)概況，通過逐項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，提出采用專用軌回流系統(tǒng)的相關(guān)注意事項。

關(guān)鍵詞：專用回流軌;常規(guī)走行軌;特點

1專用軌回流系統(tǒng)優(yōu)點

在城市軌道交通直流電氣運輸系統(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，全線油氣管線具有平行敷設距離長、數(shù)量多、管徑大、距離近等特點，并且該工程需下穿新鄭機場及李糧店煤礦區(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，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合軌。專用回流軌的布置采用類似接觸軌布置方式，用復合支架將專用軌設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置防護罩)，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，需增設用作負極回流的專用回流軌，以及相關(guān)支撐固定用附屬器件。在鋼軌和負極母線之間設置單向?qū)ㄑb置+泄漏電流監(jiān)測元件。車輛增加回流靴及相應絕緣裝置，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)雜散電流防護措施的軌電位不再作為牽引所布點的限制因素，可以擴大牽引所間距，減少設備及土建投資。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埋、焊接及電纜連接均可相應取消。取消排流柜、單項導通裝置等雜散電流排流系統(tǒng)設備以及雜散電流監(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)保護部分差異

各類繼電保護裝置的實現(xiàn)原理和動作判斷依據(jù)各不相同［2］。框架保護適用于直流設備的正極對機柜外殼(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(測量負極對框架電壓)和電流型框架保護(測量框架對地電流)�？蚣鼙Ｗo的設置目的是為了防止直流牽引供電設備內(nèi)部絕緣能力降低時造成人身危險，框架保護包含反映直流泄漏電流的過電流保護和反映接觸電壓的過電壓保護。常規(guī)走行軌回流系統(tǒng)與專用軌回流系統(tǒng)框架保護設置方案一致，區(qū)別在于走形軌回流系統(tǒng)框架保護與軌電位系統(tǒng)配合使用，專用軌回流系統(tǒng)框架保護與單向?qū)ㄑb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，在牽引變電所設置單向?qū)ㄑb置作為短路時的短路通路。為盡量保證保護選擇性，縮小故障影響范圍，需在鋼軌和負極母線之間設置單向?qū)ㄑb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;直流設備內(nèi)正極對設備外殼短路;車輛內(nèi)正負極對車輛殼體絕緣不良。當發(fā)生車輛內(nèi)正負極對車輛殼體絕緣不良，在車輛內(nèi)部正負極與車輛殼體間設置絕緣檢測裝置。無論正極還是負極絕緣出現(xiàn)損壞或下降，繼電保護設置如下:當正極接地(車體)時，由于供電系統(tǒng)牽引所設有單向?qū)ㄑb置，正極接地也就相當于和負極短路，其保護和原走行軌回流供電系統(tǒng)的列車正極接地保護一致。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。在牽引變電所設置單向?qū)ㄑb置，當接觸網(wǎng)正極、回流軌發(fā)生對地電流泄漏時，單向?qū)ㄑb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提供依據(jù)。專用回流軌系統(tǒng)保護方案: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)饋線保護設置，與走行軌回流供電系統(tǒng)的保護設置相同。車輛內(nèi)部出現(xiàn)正負極絕緣不良時，由于車體與人等電位，對乘客不造成安全隱患，車輛內(nèi)部設置絕緣監(jiān)測裝置，當絕緣不良時通過告警信號進行提示，車輛回庫時進行檢查維修。在牽引變電所負極與走行鋼軌/地間設置單向?qū)ㄑb置，利用變電所直流饋線保護可實現(xiàn)牽引網(wǎng)正極與負極、架空地線、鋼軌、車輛殼體等各種短路的選擇性保護。變電所設備內(nèi)部的接地保護設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

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，在前期設計聯(lián)絡階段應重點關(guān)注:變配電專業(yè)聯(lián)閉鎖邏輯及保護設置;正線與車場的接口;正線與車場的支援供電方案及其實現(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)的安全可靠運行是列車安全運行的前提和保證［3］。本研究以鄭州機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，對后續(xù)應用專用軌回流系統(tǒng)線路的施工介入、人員培訓、日常檢修均有借鑒及參考意義。

參考文獻

［1］李威．地鐵雜散電流的監(jiān)測與防治［J］．城市軌道交通研究，2003(4):48．

［2］郭志．直流牽引供電系統(tǒng)繼電保護參數(shù)匹配［J］．都市快軌交通，2009(4):86．

［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［J］．電力系統(tǒng)及其自動化學報，2011(1):59．