成都地鐵1號線于2010年9月開始試運營，從2011年10月開始，地鐵1號線世紀城站至金融城站鋼軌電位限制裝置動作較頻繁，且世紀城站電壓型框架保護越限告警，針對該故障現(xiàn)象，我們展開了一系列的專項檢查，并做了簡要分析。

　　一、影響鋼軌電位的因素

　　影響鋼軌電位的因素很多且較復雜，可通過鋼軌電位簡單數(shù)學模型來討論分析。

　　假設l)走行軌的縱向電阻是均勻分布的;

　　2)軌道對地的過渡電阻和土壤電阻也是均勻分布的;

　　3)排流網(wǎng)結構電阻是均勻分布的;

　　4)饋電線路的阻抗忽略不計。

　　建立軌道一排流網(wǎng)一大地的電阻分布網(wǎng)絡如圖所示。

　　根據(jù)網(wǎng)絡分布圖建立數(shù)學模型，經基爾霍夫電壓、電流定律推導得出鋼軌上任一點 處電壓方程如下，設變電所一端坐標 。

　　，其中，為軌道對埋地金屬結構的過渡電阻，;設為埋地金屬結構對地的過渡電阻，;為走行軌的電阻，;為埋地金屬結構電阻，;為走行軌在處的電壓，V;為走行軌在處的電流，A;為軌道泄漏的雜散電流，A;為測量點距變電所的距離，km;為機車距變電所的距離，km;為列車取流電流，A。方程中常數(shù)A、B與列車取流 有關。

　　通過模型分析計算，我們知道鋼軌對地電壓與列車取流、鋼軌縱向電阻、軌地過渡電阻存在理論性的變化規(guī)律。

　　成都地鐵1號線處于運行初期，牽引網(wǎng)電壓較高、行車間隔大，根據(jù)牽引供電模擬計算可知，正常運行方式與非正常運行方式下鋼軌電位均未達到90V。從動作情況可知，鋼軌電位限制裝置在2011年度中僅于10月30日后開始動作，且動作較頻繁。因此，初步判斷可能存在的原因有：設備本身故障;回流網(wǎng)電阻突增;牽引網(wǎng)正極對地或負極有泄露。針對以上情況，供電專業(yè)展開了專項檢查和相應的處理。

　　二、檢查處理措施

　　1、檢查鋼軌電位限制裝置及框架保護功能是否正常。經核對保護整定值，發(fā)現(xiàn)框架保護及鋼軌電位限制裝置定值的時限配合上有一定的問題，再加電壓繼電器調節(jié)精度不高，實際報警延時與定值單誤差較大，使得匹配問題更加突出。經重新計算修改，在未投入排流柜的情況下，將框架泄漏保護電壓元件I段保護的整定值調整為100V，動作時間應比鋼軌電位限制裝置的動作時間整定值長500ms(相同的測量電壓條件下)，調整為1500ms，將鋼軌電位限制裝置I段保護的整定值調整為90V，確保電壓型框架保護與鋼軌電位限制裝置保護整定值相匹配。截止目前，框架保護無報警，設備運行正常。

　　2、對世紀城站至金融城站上、下行均回流電纜連接情況進行巡查，發(fā)現(xiàn)：海洋公園站上行進站M161-21處上下行鋼軌之間均流電纜脫落一根;孵化園至海洋公園區(qū)間存車線M157-14，M158-10處道岔聯(lián)接電纜分別脫落一根;其余均回流電纜與鋼軌焊接處有不同程度的銹蝕。2012年1月10日夜間對這三處脫落的均回流電纜重新進行了放熱焊聯(lián)接處理。

　　3、對世紀城牽引所內整個直流系統(tǒng)進行絕緣測試，分別測試了整流器柜及負極柜對地絕緣電阻，直流母線對地絕緣電阻，框架絕緣，正負之間避雷器的絕緣電阻，直流泄露。試驗結果和判定標準如下：

　　各項測試參數(shù)都在標準內，直流系統(tǒng)絕緣合格。接下來還對世紀城站上下行回流箱和負極柜內電纜連接處進行了緊固。

　　三、原因分析

　　統(tǒng)計2011年1月至2012年1月14日鋼軌電位動作情況如下圖， 金融城動作1次、孵化園動作10次、海洋公園動作29次、世紀城動作19次，第一次動作時間按先后排列為：海洋公園2011年10月30日、金融城2011年11月1日、世紀城12月6日、孵化園2011年12月30日。世紀城站在定值未修改前動作僅兩次，相同時間段內海洋公園動作了十次，世紀城框架報警5次，綜合考慮海洋公園動作次數(shù)最多，世紀城站與其接近，兩站次數(shù)均遠大于孵化園站次數(shù)。在檢查處理前后一段時間內，我們統(tǒng)計了世紀城站至金融城鋼軌電位最大值，數(shù)據(jù)分布如下圖：

　　圖中11日電位分布曲線是由電調下令使鋼軌電位限制裝置處于合位得出，再排除14日周末新春購物節(jié)客流量較大的影響，可以看出經過檢查處理后，世紀城站鋼軌電位最大值有輕微的下降，海洋公園站基本保持穩(wěn)定，結合檢查處理情況可知，變電所內回流設備運行良好，直流開關柜、整流機組及連接電纜無泄漏，不是造成鋼軌電位升高的原因。

　　目前，列車運行情況，高峰時段：7:30—9:30,16:30—19:00;上線12列，間隔6分15秒。平峰時段：6:30—7:30,9:30—16:30，19:00—20:30;上線10列，間隔7分30秒。低峰時段：20:30—23:00;上線8列，間隔9分20秒。由統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，在低峰時段，海洋公園站動作共兩次，孵化園動作一次，且動作日期不同，其余動作時間無規(guī)律。因此鋼軌電位動作情況受到列車運行間隔的影響較小。

　　四、結論

　　鋼軌電位限制裝置動作較頻繁及電壓型框架保護越限告警的原因，與定值時限不匹配及少量均回流電纜脫落銹蝕有一定的聯(lián)系。但結合現(xiàn)場排查并結合數(shù)學模型可知，最主要的原因應該是回流網(wǎng)電阻存在突增，直流牽引系統(tǒng)負回流回路電阻過大，當直流牽引負荷電流通過負回流回路回到牽引變電所時，負回流回路本身電壓降增大，當回路中某處絕緣下降或存在接地點時，該點將視為零電位參考點，從而造成回路中絕緣良好處的鋼軌電位電壓抬高。所以在今后的運營維護中，應該全面檢查軌行區(qū)回流網(wǎng)各組成部件，重點檢查回流通路連接情況。