[发明专利]一种新型钢轨电位限制装置

说明书

本发明提供了一种新型钢轨电位限制装置，采用电力电子及微机控制技术，采用大功率电力电子器件开发，主回路采用多组晶闸管、IGBT、二极管进行串并联，采用智能轨电位测控装置控制晶闸管和IGBT实现限压支路的智能投入或退出、轨电位升高时自动限压限流、轨电位降低后自动关断的钢轨电位限制功能，保证人体与设备安全的同时，可大幅降低经OVPD设备泄漏的杂散电流总量，有效提高地铁杂散电流防护效果。

技术领域

本发明涉及一种沿行车轨道或在其接合处配置导电或绝缘的装置，具体涉及到一种新型钢轨电位限制装置。

背景技术

钢轨电位限制装置——Rail over-voltage protection device(以下简称OVPD)是目前城市轨道列车牵引运行系统中一个关键的组成部分，它关系到牵引供电系统的运行安全以及工作人员和乘客的安全，是防止钢轨电位过高的主要措施。目前，全国地铁各条线的车站变电所、停车场/车辆段均设有OVPD。

OVPD设置于钢轨和保护地之间，正常运营状态下处于断开状态。目前国内地铁投入使用的OVPD普遍采用三段式整定：Ⅰ段：当检测到的电位差达到整定值时，经t1延时后接触器合闸；当回路电流低于整定值时，OVPD延时t2后自动复位，断开钢轨与地的连接；若在t3内连续动作3次，延时复位闭锁，接触器处于恒定合闸状态，直到人工复位为止。Ⅱ段：当检测到的电位差大大超过整定值时，OVPD不设延时，于t4内动作，接触器永久合闸，直到人工复位为止。Ⅲ段：当检测到的电位差极大超过整定值时，晶闸管迅速导通(0.1ms)，将钢轨与地短接。

随着OVPD的广泛运用，其经常在工作中出现Ⅱ段和Ⅲ段电压保护动作后难以实现及时复位，导致OVPD的接触器永久接地，使部分回流电流从OVPD的接触器泄入大地而形成高达800A 以上的杂散电流，杂散电流会对金属形成电化学腐蚀，严重腐蚀埋地金属管线、钢筋结构及隧道相关设施与建筑，进而对地铁运行安全造成严重危害。

随着城市轨道交通建设规模的扩大和运营线路的增加，北京、上海、广州已实现轨道交通网络化运营，深圳、南京、重庆、天津等城市正逐步走向网络化运营。中国将进入城市轨道交通建设大发展阶段，2020年规划线路里程将超过10000公里。如果按照平均每公里一个车站计算，全国未来10年还将需要轨电位限制装置大约1万台。就此来看未来轨电位限制装置市场空间很大。

目前在国内已建成投入运行的城市轨道交通系统中，普遍存在轨电位异常的问题。当钢轨电位限制装置动作时，钢轨与地之间的入地电流(杂散电流)可达到800A以上。钢轨电位限制装置动作频繁甚至长期合闸，多条线路全线轨电位动作次数每天近千次。当钢轨电位限制装置动作时，不可避免的会有大量电流以大地为回路流通，尤其是当有多台钢轨电位限制装置动作时，大量的钢轨回流通过钢轨电位限制装置流入地网，形成杂散电流。目前多数地铁采用智能自动排流柜，当钢轨电位限制动作时导致杂散电流异常增加，杂散电流排流柜就会导通进行排流，这样会导致排流电流的异常变大，从而对结构钢筋等形成不利影响。最新的研究设想是当轨电位限制装置启动动作时屏蔽排流柜排流，从而防止异常大电流的产生，避免影响钢结构等。

目前全国地铁新建车站基本都在使用屏蔽门系统。早期屏蔽门建设中，屏蔽门金属门体采用绝缘安装，屏蔽门门体上部和下部金属构件通过绝缘材料与土建结构实施绝缘安装，站台边缘敷设绝缘带，绝缘带宽度一般不小于0.9m。屏蔽门金属门体通过电缆与钢轨连接，即屏蔽门金属门体与轨道实现等电位联结。这种方式将导致钢轨中的电流在站台边缘绝缘带绝缘下降的情况下通过屏蔽门金属构件形成新的杂散电流回路，将长期影响车站结构钢筋。目前多数新建地铁屏蔽门金属门体采用不接轨而接地的形式，这样候车人员无法接触钢轨，在候车期间屏蔽门始终处于关闭状态，乘客无法接触钢轨，钢轨电位的提高也不会危及乘客的安全。所以在车辆未进站、屏蔽门未打开的情况下，如果屏蔽钢轨电位限制装置的动作情况，那么将减少杂散电流的产生。未来钢轨电位限制装置有和屏蔽门联动的可能。