动车组接地系统分析与相关技术研究

动车组接地系统分析与相关技术研究

张静许琼晓朱群江

（中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266000）

摘要：高速铁路具有一定的特点，像速度快、输送能力强、准点率高、能源消耗低等等，正是由于它的这些特点使它在中国得到了大力发展。其中动车组属于高速铁路的核心技术，而高铁运营安全的重要因素为动车组接地系统。该系统分为两部分，而且不同的动车组车体的接地方式存在一定的差异。而合理的接地系统能在很大的程度上提升车载人员的安全系数以及车载设备的安全系数。所以本文对动车组的接地系统进行了一定的分析比对、研究，这对于提升动车组的安全性以及稳定性都具有重要的作用。

关键词：动车组；接地系统；分析

我国经济发展非常迅速，这也与我国交通领域的发展有着密切的联系，而高速动车组具有的高速、安全、环保等特点使其发展越来越快。动车组车体上安装有高、低压电器上千台，车体上铺设有数十万根电缆。而这些设备无疑会给车辆与乘客的安全带来一定的影响，所以电气接地技术必不可少。但动车组接地方式分为工作接地与保护接地。这些接地方式由特定的电缆与碳刷组成，这大大提升了动车的安全水平。

1、动车组的接地方式

1.1直接接地方式

直接接地方式就是指动车组主回路通过变压器车的接地刷进行接地，然后其车体同样通过碳刷实现接地。车体和接地碳刷进行直接相连，然后车体传播的电压可以通过碳刷进行泄放。接地碳刷的接触电阻较小一般在几十毫欧左右[1]。这样能够使动车进行电压的降低，但钢轨回路与车体回路的电阻存在差异，所以这种接地的方式非常容易使工作状态下的电流通过车体，从而造成车体的发热，引起局部环流。若电流流入轴承，非常容易造成轴温异常，从而使轴承被点蚀[2]。车体回流回路的整体阻抗较低，这样会使车体回路上感应到接触网上的牵引电流较大，这样就会加大列车的损耗[3]。

1.2电感接地方式

电感接地方式存在一定的优点，动车组在正常工作的情况下其工作电流处于工频状态，所以扼流线圈的阻抗会较低，而工作电流也会顺利的通过扼流线圈从而经过接地碳刷，然后接地。电压冲击发生后会使拖流线圈呈现高阻抗，这与冲击信号为高频状态有着一定的关联。这样就会使接地点与主回路的变压器形成了隔离，从而能够有效应对接地碳刷接触不良所造成的过压反击损坏主变压器。

该接地方式也具备一定的缺点，这主要与电感线圈不是耗能装置有关。当其承受过压冲击时，其会呈现为高阻抗状态，从而会对过电压向车下的传播产生阻碍，从而使线圈上产生持续的振荡，这样车体的浮动电压也会随之振荡。在正常工作的情况下，拥流线圈的阻抗较低，这样就会使其对工频电流的阻碍作用范围有限。部分牵引电流会通过扼流线圈，车体接地点也会窜入动车组的车体，这样就使车体内部形成了局部环流，从而使轴承受到电流侵蚀情况加重。

1.3电阻接地方式

同样动车组的主回路通过接地碳刷直接接地，而车体与接地碳刷之间则接入一隔离电阻，这样就实现了车体的隔离电阻接地。一般接地碳刷与车轴之间的接触电阻为毫欧级，所以牵引电流通过接地碳刷入地，而通过隔离电阻进入车体的电流分量非常少，这样就使车体环流的产生得到遏制。因为车体加入了接地电阻，这会使车体回路的阻抗得以增加，从而有效抑制了牵引电流在车体回路中所产生的感应电流。其同样也存在一定的缺陷，即当雷击发生时出现的跳闸，过电压冲击时避雷器或者接地开关会闭合，这样瞬态冲击电流将会加载到接地电阻上，从而使车体的电压短时间内升高。车体属于弱电信号的参考接地，所以这种冲击电压所造成的反击会损坏车载控制、通信等弱电设备。当避雷器导通，接地电阻与主回路的变压器属于并联关系，这样高压电流会加载到车载变压器的两端，然后经由变压器耦合，非常容易造成整流损坏。

当前阶段我国运营的动车分为CRH1、CRH2、CRH3、CRH4四种型号，其接地方式各部相同，接地情况如表1。

表1四种型号动车组的接地方式

2、电缆屏蔽层接地方式

对于高速动车组而言，其通过高压线缆给牵引系统进行供电。通过设置屏蔽层可将高压电缆中的电流产生的电磁场对周边弱电系统的影响避免，其产生的电场会限制在电缆的内部。若高压电缆的绝缘发生故障，出现绝缘击穿的情况时，由于屏蔽层与车体直接相连，这会使屏蔽层与车体电压相等，这样就避免了高压电缆中电压危及到车内人员生命安全的情况。当高压电缆处于通电运行的情况时，屏蔽层与车体回路之间会形成感应电压。由于动车组上的高压电缆的屏蔽层与车体直接相连，所以车体电压可作为参考地电压。若屏蔽层多点同时接地，各点所接车体的电压并不相等，这样就会在屏蔽层各点之间产生电压差，这样就会产生局部环流，从而导致电缆屏蔽层发热，造成大量电能的损耗，破坏了电缆的绝缘性能。最终会影响线路的正常运行。当接地点越多这样的情况就会越严重。所以为了避免这种情况的出现，电缆屏蔽层的接地点应该尽量的减少。一般实际情况中，电缆屏蔽层的接地点为一点或者两点。

3、动车组接地系统

高速动车组的接地系统分为工作接地与保护接地，其中两车和七辆车牵引变压器一次侧的接地称作工作接地，其能够引导牵引电流流回变电所。而保护接地又可分为集中接地与分散接地，全列车通过连接线限量可构成一个等实体，而且车辆间采用连接线进行连接，每节车辆都设有保护接地装置。工作接地与保护接地相互独立，无论是集中保护接地还是分散保护接地，整个动车组都左右对称。保护接地系统如图1、2所示。

图5集中保护接地系统

图6分散保护接地系统

4、结束语

对于动车组而言，选择好接地方式非常重要，通过对接地方式进行分析研究，为高速动车安全性能的提升提供了有力依据，这对今后动车安全、稳定性能的提升具有积极的意义与作用。

参考文献：

[1]刘磊，胡洋，张永波，etal.CRH3型动车组接地系统仿真分析与研究[J].铁道车辆，2016，54（4）：9-12.

[2]刘兆金，李国栋.高速动车组轴端接地装置选型及磨损性能分析[J].山东工业技术，2017（16）：126-127.

[3]陈曦.动车组ATP运行记录数据分析系统技术研究[J].铁路通信信号工程技术，2016，13（2）：12-15.