地铁钢轨电位限制装置定值的探讨

胡伊男

（贵阳市城市轨道交通有限公司，贵州 贵阳 550000）

在地铁直流牵引系统中，由于操作电流、短路电流和泄漏电流的存在，可能会引起回流回路和大地之间产生超过安全许可的接触电压。在此情况下，就需要在回流回路与大地间装设钢轨电位限制装置（简称OVPD，有些资料也称为VLD），以限制运行轨电位，避免超出安全许可的接触电压。由于目前我国在建或已建的地铁线路上均采用走行轨回流的方式，走行轨与直流的负极直接连接，不可避免的会在钢轨及与钢轨等电位连接的车厢、屏蔽门等和大地之间产生电位差，因此，几乎所有在建及已建的地铁线路，在每个车站及车辆段均装设有OVPD。

1 钢轨电位限制装置的构成

该地铁1号线采用了上海某轨道交通设备有限公司的RVPD-90型钢轨电位限制装置，装置由直流接触器和晶闸管并联复合开关回路、测量和操作回路、信号接口、PLC 控制器、防凝露加热器、状态显示设备等组成，接触器的主触头为常闭型。在正常情况下，接触器的主触头是断开的，晶闸管处于阻断状态。非正常情况下，由电压检测系统控制接触器的主触头短接。原理图如图1所示。

图1 RVPD-90型钢轨电位限制装置简化电气原理示意图

2 钢轨电位限制装置的定值

该地铁1号线钢轨电位限制装置保护定值是依据GB/T 28026.1-2011/IEC 62128-1:2003《轨道交通 地面装置 第1部分：电气安全和接地相关的安全性措施》进行整定，具体定值及动作情况如表1所示。

表1 贵阳地铁1号线钢轨电位限制装置定值及动作逻辑

表2 现行标准及征求意见稿中有关轨电位的描述节选

在运行一段时间钢轨对地绝缘性能下降后，过渡电阻减小至5Ω·km以内时，发生框架泄漏故障时，框架泄漏保护的方向电流元件应能作用于相应的断路器跳闸，但此时框架保护电压元件可能不动作，应及时修改框架保护电压元件的定值或撤除。在投入排流柜的情况下，可以撤除框架保护的电压元件，但在排流柜不投入或者钢轨电位限制装置退出运行的情况下，为确保系统的安全可靠运行，电压元件仍应投入运行。

3 存在的问题

现行标准对钢轨电位限制装置的定值尚无完整、统一、明确的描述，造成全国各地既有的地铁线路及新建地铁线路的有关轨电位限制装置的定值各不相同，见表 2。

结合国内部分既有地铁线路及新建地铁了解到的情况，因各标准间存在差异，大部分地铁的车辆段、停车场轨电位Ⅰ段定值为60V（有的甚至更低），正线部分有的地铁定值为90V，有的为120V，但基本不区分正常双边供电与大双边供电，即正常供电与大双边供电均为一套定值。对于标准中描述的电压或电位“不应大于”或“不应超过”，从安全角度出发，作用于人体的电压应是越低越好，标准仅是给出了上限。在钢轨电位装置动作时，动作次数过多也非轨电位限制装置的正常运行状态，调高定值（仍在高限范围内）可在一定程度上减少轨电位的动作次数，避免作为直流系统负极的钢轨长期处于接地状态，如现国内某一线城市地铁的轨电位Ⅰ段定值为正线90V，车辆段曾经为50V，均优于标准，后因车辆段轨电位频繁动作而调整为现在的60V。正是由于标准的不统一，同时地铁在运行一段时间后，难以量化的评估钢轨对地绝缘性能的下降趋势，对轨电位定值的调整策略造成了一定的困难，因此，制定标准的各方应尽快统一标准，利用可行的辅助测量技术手段作为调整轨电位定值的依据，是当前需要研究解决的问题。

4 降低轨电位的原则

由于钢轨直接与负极相连，钢轨有电流通过时才会在电阻的作用下产生电位，因此降低轨电位的基本原则在回流方面与降低杂散电流的部分做法类似。主要体现在降低回流系统阻抗，保证牵引回流畅通。如尽量采用焊接长轨减少接头，在车站两端的上、下行走行轨间设置均流电缆，道岔与辙岔的连接、用鱼尾板螺栓连接的短轨均采直流铜芯软电缆连接等措施。应注意的是，依据GB/T 28026.1-2011，对电击的防护应优先于对杂散电流的防护，不应以减小杂散电流为目的，人为的调高轨电位定值、减少轨电位的动作次数，也不应人为的将OVPD设置为永久接地状态，已有文献表明，这样做虽降低了变电所近端的轨电位，却抬升了其他位置的轨电位，增加了被抬升区段的安全隐患，同时会增大杂散电流以及增加杂散电流的流通路径，对金属结构产生危害。因此，参与轨道交通建设的设计、施工、监理等各方在符合相关国家标准、设计规范的前提下，应重点控制工程中各个工序及现场的施工质量，朝着降低轨电位的方向努力。