城市轨道客车电气系统接地研究

陈玉峰 马洪伟 李光磊

中车长春轨道客车股份有限公司 吉林长春 130062

城市轨道客车为人们的出行带来便利，但对人们的生活和健康构成了一定的威胁。而利用电气系统接地，能够将车辆的静电释放，将接触网中的电流引进轨道，经过处理之后回流到电源，从而去形成安全的回路，确保乘客的生命安全。工作接地主要包括高压回流接地与低压工作接地，二者主要是将电流进行引导，使其安全的运行，从而去为轨道客车运行提供保障。

1 城市轨道交通客车电气系统接地研究

1.1 工作接地

为保障城市轨道客车的安全运行，需要在交通客车上的电气、电子设备等进行接地操作，主要的目的是为静电释放提供通道，为设备故障电流与雷击电流提供释放通道，从而去保障客车的安全。因此，需要采取科学的方法进行接地电路设置。工作地主要由高压回路接地和低压工作接地组成。

（1）高压回流接地。高压回流接地主要是将接触网中的电流引入轨道，然后通过特殊处理，返回变电站，确保城市轨道客车处于安全回路中。此过程需要注意，务必保证全部的电流都能回到电源中，否则会使得电气系统遭到破坏，人员容易发生触电事故，损坏电气设备影响轨道客车的正常运行。回流接地的设计如图1所示。

图1

根据国家对于城市轨道客车的相关政策要求，高压回流接地需要满足以下条件：①电流回流需要超过两个以上的不同通路，若是一个通路故障，其余的通路还能继续使用，从而去避免触电事故发生，防止设备不被损坏。②将所有的电路与一母线连接，母线需要与车身所有的外流导线元件绝缘，从而去实现电力回流。

（2）低压工作接地。低压工作接地，主要是为低压电路提供准确的电位，使得杂波电流能够通过低压电路回流到电源。下图中，电路1、2、3同时使用一根接地线，电流通过接地线会产生电流阻抗，使得后面的电路电流会加载到前面电路的接地线上，从而增强其阻抗。如果电路电流发生变化，将产生前电路接地线的电压降，这将影响前端电路的电压。随着高频信号的增加，接地阻抗干扰将变得越来越明显。实际应用的电路中，需要避免此种干扰，特别是数字信号对模拟信号的干扰，二者需要分开进行接地，同时需要注意接地电缆的阻抗越低越好。低压工作接地电路，如图2所示。

图2

1.2 屏蔽接地

城市轨道客车的屏蔽接地主要包括电场屏蔽和集肤效应。趋肤效应是指交流电流趋向于在导体表面上流动的过程，并且电磁效应使得通过导体的电流不稳定。通过电流不均匀，电流越接近导体，电流密度越大。此种情况会导致，城市轨道客车运行的频率越高，趋肤效应就会越发显著[5]。这种现象要求工作人员屏蔽接地过程，选择面积较大的接地线，以避免集肤效应，确保乘用车安全行驶。在城市轨道客车项目中，当使用屏蔽接地时，使用双屏蔽电缆，内屏蔽用作信号返回线。使得地面环路产生的电磁干扰流经外屏蔽层，并且信号电源会通过两根导线。屏蔽层中的信号干扰因子，会根据自身强弱与相同的流经方向，通过互感感应流向两根导线的表面，并且能够在信号回路的过程相互消除，从而实现屏蔽的目的。采用此种方法能够避免趋肤效应，并且操作简单便捷，经济成本较低，目前在城市轨道客车屏蔽接地中广泛应用。屏蔽接地应注意，低频电路的频率不得高于1MHz，高频电路的频率不得低于1MHz。

1.3 安全接地

城市轨道客车给人们的出行带来极大的便利，避免了道路拥挤，节省大量出行时间。其在给人们带来方便的同时，也同样具备一定的安全威胁，主要是由于电气系统接地故障，引发的人身安全问题。因此，需要对轨道客车的安全接地加以重视，从而去保证乘客与电气设备的安全。乘客在与电气系统的相关设备接触时，设备的电流强度过大，会使得乘客发生触电现象，严重者会威胁生命[6]。安全接地主要包括防雷接地与高压设备外壳接地，对于车上相关设备的保护主要采用防雷接地措施。防雷接地主要是对雷电进行预防，在车上受电后端设置金属氧化物避雷器，从而去预防雷电的袭击，保护车辆的相关设备不受雷电冲击，并且能够对续流的持续时间进行控制，调控续流的幅度。若是未安装防雷接地设置，轨道客车在雷电的天气下运行，会极大的降低安全系数，增加雷击的发生频率，影响轨道车辆的正常运行，给乘客与车辆带来损害，从而影响社会的稳定。高压设备外壳接地，主要是为了防止外壳上的电力存储。若是设备的绝缘层遭到破坏，会使得设备的外壳接触电流，此时的高压设备外壳接地装置会切断电源进行自我保护。高压设备外壳的接地可以屏蔽设备的强大电场，保护铁路客车的安全，并具有阻断电流的功能。

城市轨道客车在运行时，若是乘客与车辆电设备接触，可能发生触电事故，对乘客的生命安全造成危害。为保证城市轨道客车的正常运行，避免乘客触电事故的发生，需要将轨道客车中乘客容易接触到的电气设备，在导线的作用下接地，从而去保证车体与电气设备没有触电危险。若是相关的电气设备发生漏电现象，接地线装置与车身会形成阻抗，从而去限制电流的强度，流过人体的电流在安全范围内，不会对人体造成伤害。

2 结语

城市轨道客车电气系统的接地研究主要是研究工作接地，屏蔽接地和安全接地。电气系统接地，能够提高城市轨道客车的安全系数，确保客车的正常运行，提高城市交通运行效率。