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摘 要：城市轨道交通直流牵引供电系统的接触网残压问题比较普遍，接触网残压直接威胁人身安全，影响检修施工及接触网送电保护闭锁，影响可视化接地装置的正常运行。此文主要阐述残压现象产生原理及消除方法可行性的讨论分析。
关键词：城市轨道交通；直流牵引供电系统；接触网残压
接触网隔离各方向来电后，验电器仍然显示接触网带电，即存在接觸网残压。苏州、西安、广州、南京、成都、天津等地的城市轨道交通直流牵引供电系统均存在这一情况。接触网残压直接威胁人身安全，影响检修施工及接触网送电保护闭锁，尤其对于可视化接地区段，残压直接影响系统内部闭锁，造成无法远动可视化接地装置合闸，对作业正常开展影响尤为明显。此文主要探讨残压现象的可能产生原因及可视化接地装置残压消除办法的讨论。
一、接触网残压现象分析
苏州地铁自2016年7月可视化接地装置运行以来，已经多次出现接触网残压现象，检测的接触网残压从60至900 V，影响可视化接地装置合闸，及送电造成停电检修作业延误，影响作业质量。接触网残压的主要影响如下：①对于可视化接地装置，残压大于设备设定值，则显示有电，无法完成接挂地线操作，需人员现场处理，影响施工正常开展。②直流馈线开关柜线路测试接触网残压有设定上限值，若残压高于上限值，测试无法通过，开关柜不能合闸，则会导致接触网无法送电而直接影响行车。
二、实际现象分析
（1）残压现象主要出现在出入段线路区域，即地上线路与地下线路连接区段供电分区。
（2）残压现象多出现在雨雾等潮湿天气，空气湿度大的季节时较易发生。
三、测试分析
考虑因素：
（1）空气湿度直接影响因素为设备绝缘电阻。
（2）出入段区域分段绝缘器绝缘棒更换后无法解决残压现象。
（3）送电顺序可暂时解决残压问题。送电时先送地下区段供电分区，后送地上线路供电分区基本无残压现象发生。由此可得以下实测结论：①接触网残压与相邻区段接触网送电情况存在关联性。②接触网残压不是普遍推测的接触网存在残留电荷产生的网压，而是与相关区域带电情况有关。
四、可视化接地残压消除装置分析
依据上述实测结论，对接触网绝缘电阻分布作进一步研究。测试区段接触网系统中露天段为柔性接触网，地下段为刚性接触网，接触网系统通过各支持定位绝缘子与大地绝缘。
现以苏州地铁1号线D1和A1接触网供电分区为例，D1和A1供电分区接触网对地绝缘电阻分别为R1和R3。
分段绝缘器绝缘电阻记为R2。
分段绝缘器、接触网绝缘子绝缘电阻（兆欧级别）相对于接触网线路电阻（微欧级别）和钢轨对地电阻（欧姆级别）比量级差巨大，故计算中可将接触网线路电阻（微欧级别）和钢轨对地电阻（欧姆级别）忽略不计。
根据电阻等效电路情况分析，假设当车辆段侧（D1）供电，正线侧（A1）停电时，电阻的分压情况为R2与R3串联并与R1并联，当车辆段电压为1500V 时，则正线接触网电压为
U=R3/（R3+ R2）*1500V
即正线电压由分段绝缘器绝缘电阻值与正线绝缘电阻值共同决定。
根据计算结果可得以下理论结果：
（1）天气潮湿造成分段绝缘器绝缘电阻下降，则R3较R2阻值占比上升，分压上升，从而产生残压。
（2）接触网残压与设备绝缘性能无关。
（3）若无法提升分段绝缘器绝缘阻值的情况下，可通过降低正线侧绝缘电阻的方式，从而降低正线供电分区侧分压，降低残压，确保可视化接地装置正常合闸。
根据以上结论，拟采用在可视化接地装置内部加装分压电阻R，从而降低相应供电分区侧残压的方式，解决残压问题，确保可视化接地装置能够正常合闸。
在可视化接地装置内增加分压装置，降低相应分区残压。
以苏州地铁A1供电分区侧绝缘电阻为例，2016年测得该处供电分区绝缘电阻为5.7MΩ。
对12套分段绝缘器测量结果显示，在干燥状态下平均电阻值为4.25GΩ，不会产生残压。
潮湿情况暂无准确测量数据，需后期进一步测量获得，但经前期测量可确定潮湿情况分段绝缘器绝缘电阻r为兆欧级别。若需在R3两侧并联绝缘电阻R，残压控制上限电压为U， 计算得并联电阻R阻值，R阻值为兆欧级别。所以即使将分压电阻R直接并联入系统，A1供电分区侧对地绝缘电阻仍为兆欧级别，泄漏电流为微安级别，不会造成保护跳闸及人员伤害，安全风险极低。
同时考虑到，若在分压电阻R连入系统内部时，设置闭锁关系，会增加系统二次节点，增加故障率。
为防止分压电阻R在接触网带电状态可随意接挂的问题，可增加电压测试传感器，设置上限电压略小于轨道交通接触网电压下限值1000V即可，远高于可视化接地装置合闸上限电压设定值。
即当接触网停电后，进行接挂分压电阻，待残压值降低至可视化接地装置合闸设定上限值，即可进行可视化合闸操作。
五、结论
通过测量、推论，可采用先接挂分压电阻，再进行可视化接地合闸操作的方式。后续将寻找适合的电阻材料，进行分压相应分压试验，检测实际效果，再进行后续的可视化接地装置改造研究。
参考文献：
[1]王晓博，尚志坚，赵垒，等.城市轨道交通直流牵引供电系统接触网残压研究[J].城市轨道交通研究，2015，18（9）：55-59.
[2]邓世敬.广州地铁三号线3A6、3B6区接触网残压分析与削减措施[J].科技展望，2016（5）.
作者简介：田国要（1987—），男，汉族，江苏苏州人，主要研究方向：轨道交通。
关键词：城市轨道交通；直流牵引供电系统；接触网残压
接触网隔离各方向来电后，验电器仍然显示接触网带电，即存在接觸网残压。苏州、西安、广州、南京、成都、天津等地的城市轨道交通直流牵引供电系统均存在这一情况。接触网残压直接威胁人身安全，影响检修施工及接触网送电保护闭锁，尤其对于可视化接地区段，残压直接影响系统内部闭锁，造成无法远动可视化接地装置合闸，对作业正常开展影响尤为明显。此文主要探讨残压现象的可能产生原因及可视化接地装置残压消除办法的讨论。
一、接触网残压现象分析
苏州地铁自2016年7月可视化接地装置运行以来，已经多次出现接触网残压现象，检测的接触网残压从60至900 V，影响可视化接地装置合闸，及送电造成停电检修作业延误，影响作业质量。接触网残压的主要影响如下：①对于可视化接地装置，残压大于设备设定值，则显示有电，无法完成接挂地线操作，需人员现场处理，影响施工正常开展。②直流馈线开关柜线路测试接触网残压有设定上限值，若残压高于上限值，测试无法通过，开关柜不能合闸，则会导致接触网无法送电而直接影响行车。
二、实际现象分析
（1）残压现象主要出现在出入段线路区域，即地上线路与地下线路连接区段供电分区。
（2）残压现象多出现在雨雾等潮湿天气，空气湿度大的季节时较易发生。
三、测试分析
考虑因素：
（1）空气湿度直接影响因素为设备绝缘电阻。
（2）出入段区域分段绝缘器绝缘棒更换后无法解决残压现象。
（3）送电顺序可暂时解决残压问题。送电时先送地下区段供电分区，后送地上线路供电分区基本无残压现象发生。由此可得以下实测结论：①接触网残压与相邻区段接触网送电情况存在关联性。②接触网残压不是普遍推测的接触网存在残留电荷产生的网压，而是与相关区域带电情况有关。
四、可视化接地残压消除装置分析
依据上述实测结论，对接触网绝缘电阻分布作进一步研究。测试区段接触网系统中露天段为柔性接触网，地下段为刚性接触网，接触网系统通过各支持定位绝缘子与大地绝缘。
现以苏州地铁1号线D1和A1接触网供电分区为例，D1和A1供电分区接触网对地绝缘电阻分别为R1和R3。
分段绝缘器绝缘电阻记为R2。
分段绝缘器、接触网绝缘子绝缘电阻（兆欧级别）相对于接触网线路电阻（微欧级别）和钢轨对地电阻（欧姆级别）比量级差巨大，故计算中可将接触网线路电阻（微欧级别）和钢轨对地电阻（欧姆级别）忽略不计。
根据电阻等效电路情况分析，假设当车辆段侧（D1）供电，正线侧（A1）停电时，电阻的分压情况为R2与R3串联并与R1并联，当车辆段电压为1500V 时，则正线接触网电压为
U=R3/（R3+ R2）*1500V
即正线电压由分段绝缘器绝缘电阻值与正线绝缘电阻值共同决定。
根据计算结果可得以下理论结果：
（1）天气潮湿造成分段绝缘器绝缘电阻下降，则R3较R2阻值占比上升，分压上升，从而产生残压。
（2）接触网残压与设备绝缘性能无关。
（3）若无法提升分段绝缘器绝缘阻值的情况下，可通过降低正线侧绝缘电阻的方式，从而降低正线供电分区侧分压，降低残压，确保可视化接地装置正常合闸。
根据以上结论，拟采用在可视化接地装置内部加装分压电阻R，从而降低相应供电分区侧残压的方式，解决残压问题，确保可视化接地装置能够正常合闸。
在可视化接地装置内增加分压装置，降低相应分区残压。
以苏州地铁A1供电分区侧绝缘电阻为例，2016年测得该处供电分区绝缘电阻为5.7MΩ。
对12套分段绝缘器测量结果显示，在干燥状态下平均电阻值为4.25GΩ，不会产生残压。
潮湿情况暂无准确测量数据，需后期进一步测量获得，但经前期测量可确定潮湿情况分段绝缘器绝缘电阻r为兆欧级别。若需在R3两侧并联绝缘电阻R，残压控制上限电压为U， 计算得并联电阻R阻值，R阻值为兆欧级别。所以即使将分压电阻R直接并联入系统，A1供电分区侧对地绝缘电阻仍为兆欧级别，泄漏电流为微安级别，不会造成保护跳闸及人员伤害，安全风险极低。
同时考虑到，若在分压电阻R连入系统内部时，设置闭锁关系，会增加系统二次节点，增加故障率。
为防止分压电阻R在接触网带电状态可随意接挂的问题，可增加电压测试传感器，设置上限电压略小于轨道交通接触网电压下限值1000V即可，远高于可视化接地装置合闸上限电压设定值。
即当接触网停电后，进行接挂分压电阻，待残压值降低至可视化接地装置合闸设定上限值，即可进行可视化合闸操作。
五、结论
通过测量、推论，可采用先接挂分压电阻，再进行可视化接地合闸操作的方式。后续将寻找适合的电阻材料，进行分压相应分压试验，检测实际效果，再进行后续的可视化接地装置改造研究。
参考文献：
[1]王晓博，尚志坚，赵垒，等.城市轨道交通直流牵引供电系统接触网残压研究[J].城市轨道交通研究，2015，18（9）：55-59.
[2]邓世敬.广州地铁三号线3A6、3B6区接触网残压分析与削减措施[J].科技展望，2016（5）.
作者简介：田国要（1987—），男，汉族，江苏苏州人，主要研究方向：轨道交通。