天津地铁区间轨旁冒烟事件原因

天津地铁区间轨旁冒烟事件原因

浅析

赵臣

(1.天津津铁供电有限公司，1991.02.15,男，工程师,天津市，300171；2.天津津铁供电有限公司，天津市，300171)

摘要：牵引回流系统是城市轨道交通供电系统的重要组成部分，其中大部分回流系统以钢轨作为回流轨，为降低设备在日常运行过程中受到区间环境影响造成运营不良事件，本文通过分析钢轨回流过程中瞬间接地造成的冒烟事件，提出日常运营维护过程中注意事项。

关键词：轨道交通；牵引回流；杂散电流；

中图分类号：TP399

1引言

牵引回流系统是城市轨道交通供电系统的重要组成部分，其中大部分回流系统以钢轨作为回流轨，在日常列车运营过程中钢轨作为回流轨将承担较大电流，同时钢轨也将产生电位，若为避免日常运营过程中受到区间环境影响造成不良事件，本文通过天津地铁10号线钢轨回流过程中转辙机基坑积水汽化冒烟事件，深入分析事件原因并提出日常运营维护过程中注意事项。

2事件分析

2.1地铁牵引回流系统原理

城市轨道交通架空接触网牵引回流系统如图1所示，地铁变电所直流正极母线通过断路器、隔离开关刀闸后将电能输送至接触网，电客车通过DC1500V接触网取流后经过电客车，再由钢轨返回至变电所直流负极母线，其中为了减少杂散电流对结构钢筋的腐蚀，钢轨与道床之间是绝缘安装。

图1 城市轨道交通牵引回流系统

2.2 现场情况分析

天津地铁10号线于列出运行期间发生轨旁转辙机集水坑冒烟事件，经运营结束后各专业对现场设备进行检查，发现冒烟位置为转辙机集水坑，集水坑中存在积水现象，其余各专业设备未发现异常情况。现场各位置示意图如下所示，结合当日冒烟现象发生时运营状况，做出如下分析：

图2 牵引变电所及冒烟点位示意图

其中红色圆圈为事件冒烟点，位于天津地铁10号线微山路与玛钢厂之间，距微山路下行出站约100米处，其中玛钢厂及柳林路为牵引回流变电所。根据事发时视频显示，开始冒烟时列车位于微山路站台，处于取流加速即将出站阶段。根据以上现象，结合现场设备排查情况，分析判断该点位冒烟现象发生是由于车辆启动加速，致使钢轨回流增加，在次期间在低阻抗异物搭接钢轨与大地，形成钢轨单点接地的绝缘薄弱点，异物通过大电流后产生烟雾。

2.3 模型分析及等效电路建立

为验证以上结果，根据线路实际情况建立分析模型及等效电路如图：

图3 分析模型图

其中，Il：微山路出站列车钢轨回流电流；

I2：薄弱点至玛钢厂钢轨回流电流；

I3：钢轨对地泄漏电流；

I4：薄弱点泄露电流；

R1：列车至冒烟点钢轨的等效电阻；

R2：冒烟点至玛钢厂回流缆处钢轨的等效电阻；

R3：钢轨对地等效电阻；

R4：冒烟薄弱点对地等效电阻。

根据图3建立等效电路图如下：

图4 等效电路图

根据《CJJT49-2020地铁杂散电流腐蚀防护技术标准》，钢轨纵向电阻不大于0.01Ω/km，钢轨对地绝缘电阻不小于15Ω/km。因此该事件点位到玛钢厂0.5km距离的等效电路中，R2、R3分别取值约为0.005Ω和30Ω。根据欧姆定律计算I2、I3、I4比值结果如下。

I2：I3：I4=200R4：1⁄30 R4：1

根据电流比例，可以得出以下结论：

（a）回流电流I2与钢轨泄漏电流I3比值为不小于6000:1，回流电流与薄弱点接地电流之比为200R4：1，I3可基本忽略不计，则I1=I2+I4。

（b）若薄弱点为油水混合物等高电阻异物，阻抗远大于钢轨泄露电流，因此I4基本可忽略不计，则I1=I2；

（c）若薄弱点为低电阻良性导体异物，如铜铁等导电率较高的物体，根据模拟测试20cm左右细铜线电阻R4 约为0.006Ω，此时钢轨回流电流I2与薄弱点泄露电流I4比为1.2:1；根据铜、铁电阻率推算，等长度细铁线电阻R4约为0.035Ω，此时钢轨回流电流i2与薄弱点泄露电流I4比约为7：1。上述情况下泄露电流I4 则不可忽略，I1=I2+I4。由此可知若薄弱点异物电阻值较小接近钢轨电阻时，薄弱点可产生较大电流。

2.4结论

综上所述，该点位冒烟事件原因为冒烟点存在良性导体类异物形成钢轨接地薄弱点，产生较大泄露电流致使异物升温汽化集水坑内积水产生烟雾所致。结合此结论，运营维护工作中应关注低阻抗异物，避免出现低阻抗薄弱点造成钢轨接地，泄漏电流变大，对周边设备及环境造成不良影响。

参考文献

[1].宋戈文   地铁道岔电火花故障分析   中国新技术新产品 2020

[2].CJJT49-2020地铁杂散电流腐蚀防护技术标准