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地鐵車輛接地線選型設(shè)計探討

文檔作者：堵建中楊靖薛海峰文檔來源：南京中車浦鎮(zhèn)城軌車輛有限責(zé)任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年04月27日
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電專設(shè)計
地鐵車輛接地線選型設(shè)計探討
堵建中，楊靖，薛海峰 ·
(南京中車浦鎮(zhèn)城軌車輛有限責(zé)任公司，江蘇南京210032)
[摘要] 介紹了地鐵車輛的接地線分類和特點，簡單說明接地線選型設(shè)計影響因素，探討總結(jié)接地線設(shè)計線材、端子
選型、參數(shù)設(shè)計要求，為優(yōu)化接地線性能，降低地鐵車輛設(shè)計和運維成本，提高安全可靠性提供幫助。
關(guān)鍵詞地鐵車輛接地線選型
中圖分類號U231
0引言
隨著城市軌道交通的大力發(fā)展，地鐵車輛數(shù)量逐漸增
多，使得接地線的需求量不斷擴(kuò)大的同時，也提出了越來
越高的技術(shù)要求。為此，車輛開發(fā)設(shè)計人員在接地線的設(shè)
計選型時，必須了解和研究最新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)出技術(shù)
含量更高的產(chǎn)品，滿足地鐵車輛的新要求。
1地鐵車輛用接地線介紹
1．1接地線分類
地鐵車輛用接地線是電氣裝置、設(shè)施的接地端子與接
地極連接用的金屬導(dǎo)電部分。接地線按作用可分為保護(hù)接
地線、工作接地線、屏蔽接地線。其顯著的技術(shù)特點為采
用銅材料、高機(jī)械強(qiáng)度、阻燃防火、低煙無鹵、耐高低
溫、耐腐蝕、低電阻等。按照使用環(huán)境和用途的不同，接
地線形式多樣，常用的有銅軟連接和電線電纜。
1．2各導(dǎo)線顯著特點
(1)低煙無鹵電線電纜特性：抗張強(qiáng)度比一般PVC電
線大，一般大于1．2kgf／mm。；具有良好的耐候性；具備
良好的柔軟度(硬度為80～90)； 燃燒時不會產(chǎn)生有毒黑
煙；阻燃性和不延燃性優(yōu)異。
(2)銅軟連接特性：細(xì)分為銅編織帶軟連接和銅絞線
軟連接；表面鍍錫，具有防氧化的特性；直流電阻率低
(20℃ 時一般不大于0．022Q·rl31Tl2／m)；導(dǎo)電性能超群；
安裝方面，吸收振動和噪聲；抗疲勞能力強(qiáng)，使用壽命
長。銅編織帶軟連接因形狀扁平故在裝配角度上比銅絞線
軟連接靈巧，且散熱快、透氣性好，但比不上銅絞線軟連
接曲形安裝，無角度限制，任意折彎，不斷絲。
2接地線選型設(shè)計影響因素
由于不同項目對接地線安裝位置和性能要求存在差
異，因此必須綜合考慮各種影響因素，根據(jù)車輛技術(shù)參數(shù)
和接地線性能要求綜合進(jìn)行選型設(shè)計。接地線選型設(shè)計影
響因素主要有：
收稿日期：2016一II一15
(1)車型和地區(qū)要求。按照國家標(biāo)準(zhǔn)，地鐵車輛類型
可分為A、B、C，主要表現(xiàn)為車體寬度不同。車型不同，
部分接地線安裝尺寸和結(jié)構(gòu)存在差異，必須加以區(qū)分；地
鐵項目不同，運行地區(qū)不同，環(huán)境因素包含溫度、濕度、
路面特性等；有時，需考慮特殊要求的接地線。
(2)安裝位置。車輛上接地線眾多，安裝位置千差萬
別，無法統(tǒng)一安裝結(jié)構(gòu)，需根據(jù)安裝的要求進(jìn)行設(shè)計。重
點區(qū)分車內(nèi)、車頂和車下安裝角度的要求。
(3)用途。根據(jù)器件特性和性能要求，區(qū)分接地線用
途，保護(hù)性接地、回流、電磁兼容、等電位或特殊要求等
進(jìn)行區(qū)分選擇。
3選型設(shè)計
3．1總則
(1)具有良好的機(jī)械性能和良好的電氣性能。
(2)具有良好的耐振性能和良好的耐腐蝕性能。
(3)接地線設(shè)計參數(shù)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
3．2主要選型要求
(i)絕緣層。絕緣層采用低煙無鹵阻燃的絕緣材料，
在火災(zāi)發(fā)生時幾乎不產(chǎn)生有毒氣體及濃煙，有利于滅火工
作開展、人員轉(zhuǎn)移，控制火災(zāi)的蔓延，更可減輕鹵化氫氣
體對周圍環(huán)境中的儀器儀表等精密儀器設(shè)備等造成的二次
災(zāi)害l1]。常采用的交聯(lián)聚烯烴彈性體材料，經(jīng)輻照后由熱
塑性轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗懿蝗蹱顟B(tài)，從而顯著提高耐熱性，長期工
作溫度可達(dá)到125℃；還可在一4O℃下正常敷設(shè)安裝，以
解決PVC、CSM 等極性材料因低溫敷設(shè)而易造成的硬
化、脆裂等問題，滿足較寒冷地區(qū)的使用。
(2)線芯。線芯采用多股軟銅絲結(jié)構(gòu)，增加了接地線
的柔性，彎曲半徑小，有利于安裝。
(3)防腐層。銅絲上采用鍍錫層處理，增加防腐性
能。環(huán)境較好的位置可采用不鍍錫的軟退火圓銅單線，但
一般建議采用鍍錫處理。
(4)導(dǎo)線形式。根據(jù)安裝情況和用途，對導(dǎo)線形式加
以選擇，見表I。
2017I 5(A)期l 71
電專歿計
表1接地線形式選型表
除滿足上述要求外，選型時還要考慮產(chǎn)品滿足的標(biāo)
準(zhǔn)、耐溫等級、絕緣等級、絕緣材質(zhì)、耐壓等級、壽命等
要求[ 。
(5)端子。端子選型時，在滿足標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上主要考慮
線徑、固定端孑L徑等。線材為電線電纜時，需增加絕緣護(hù)
套。銅編織線作為導(dǎo)體時，兩端采用銅管，銅管表面鍍錫
或鍍銀處理，接頭大小按安裝孔和位置確定尺寸和角度，
根據(jù)國家及國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定生產(chǎn)。固定端子的附件一般采用
不銹鋼螺釘、螺母，滿足硬度及使用環(huán)境的要求。
4參數(shù)設(shè)計
4．1截面積
導(dǎo)線截面積規(guī)格一般為0．5 N 240mm2，截面積數(shù)值不
連續(xù)。車體接地時，截面積應(yīng)保證其導(dǎo)電性能不低于
35mm2銅導(dǎo)線的導(dǎo)電性能。電氣設(shè)備保護(hù)接地線線徑選擇
主要考慮的因素是設(shè)備的工作電流大小，截面積應(yīng)根據(jù)供
電電線的截面積而定，發(fā)生故障時必須保證過載保護(hù)裝置
能可靠動作 ；在保護(hù)電路動作前保護(hù)接地線不應(yīng)燒損；
為保證接地線強(qiáng)度，采用0．5 mm2的導(dǎo)線，以防偶然外力
碰斷。
4．2 電阻
鑒于接地系統(tǒng)在整車上的重要地位，國內(nèi)地鐵設(shè)計中
的車輛金屬部件和軌道之間的電阻值不大于0．05E~E3]，滿
足電氣裝置保護(hù)和功能上的要求，并長期有效。接地線電
阻值為導(dǎo)線電阻和壓接電阻的和。
(1)導(dǎo)線電阻計算式為：
R 一 L
式中，L為導(dǎo)線單位長度，m；A為導(dǎo)線截面；C為絞人
系數(shù)，單股導(dǎo)線為1，多股導(dǎo)線為1．02；J0為為電阻率，
純金屬銅在2O℃ 的電阻率為1．7376×10 Q·rn。
(2)壓接電阻為接地線端子壓接處的電阻值。根據(jù)標(biāo)
準(zhǔn)要求， 當(dāng)壓接的導(dǎo)線截面為0．5～6mm2時，端頭和導(dǎo)
線壓接部位的電阻應(yīng)不大于所連接通長導(dǎo)線的電阻，即：
Rp— R × Lp
式中，R 為接地線端子壓接電阻值；R為導(dǎo)線的單位長度
的電阻值；L。為壓接處導(dǎo)線的長度。
當(dāng)壓接的導(dǎo)線截面為1O～300mm2時，端頭和導(dǎo)線壓
接部位的電阻應(yīng)不大于所連接通長導(dǎo)線電阻的2倍，即：
R ：=：2R × L
由此可知，在截面積一定的情況下，接地線電阻隨長
度的增加而增加，接地線越短越好。
72 J WWW．chinaet．net l中國電工網(wǎng)
為了滿足整個接地電阻要求，可在接地線安裝上進(jìn)行
改進(jìn)，如接地線的接頭通過面接觸導(dǎo)電，不應(yīng)通過螺紋接
觸導(dǎo)電；接觸面應(yīng)清潔平整，無油脂、油漆、污染物、毛
刺、電鍍層等影響正常接觸的因素存在；可在接觸面上涂
專用的導(dǎo)電脂；另外，干凈表面的區(qū)域應(yīng)當(dāng)大于接觸表面
的區(qū)域，且便于檢查和測試。
4．3長度
當(dāng)發(fā)生短路，電氣設(shè)備殼體帶電，通過接地線接地
時，為保證流經(jīng)人體的電流小于人體能承受的電流，要求
接地線的電阻必須滿足：
R 一
式中，R 為保護(hù)性允許接地線電阻值；R。為人體電阻。
通常取2 200D．；j 為通過人體的電流，通常取15mA；J
為故障電流，一般取斷路器的斷開電流。
根據(jù)允許的電阻值，已知電阻值條件下，計算出接地
線長度為：
L - R
：1
接地線長度滿足上述計算值的前提下，按照實際安裝
要求進(jìn)行選取，重點考慮保護(hù)性及屏蔽接地線。但保護(hù)性
接地線長度為從設(shè)備接地點到就近的車體鋼結(jié)構(gòu)梁柱接地
緊固件(接地端子)的距離再加上5O～100mm[4]。保護(hù)性接
地線必須滿足整體接地電阻的要求， 電子、電氣設(shè)備的箱
體屏蔽接地線的長度不大于350mm， 特殊情況不大于
500mm[
。由于接地線感抗與頻率和長度成正比，工作頻
率高時會i~／JIl共地阻抗，增大電磁干擾， 因此要求接地線
盡量短，也就是常說的就近接地。一般長度在300mm左
右就能滿足電阻和安裝要求，特殊情況下可適當(dāng)延長。
5結(jié)束語
接地線作為地鐵車輛的重要部件，雖然結(jié)構(gòu)簡單，但
是用途廣，在設(shè)計、生產(chǎn)和檢修過程中必須嚴(yán)格要求，否
則會造成不可估量的損失。本文探討了地鐵車輛接地線的
特性、設(shè)計及故障改進(jìn)方面的技術(shù)要點，設(shè)計時應(yīng)綜合考
慮使用環(huán)境、工況、特性，使造價、維護(hù)費用和故障引起
的損失最低，還需不斷研究新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝等技
術(shù)，通過規(guī)范、制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)來不斷提升其電氣、機(jī)械、
化學(xué)性能，保證車輛接地系統(tǒng)的安全可靠。
參考文獻(xiàn)
EI]TB／T 2702-1996鐵道客車電器設(shè)備非金屬材料的阻燃要
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[5]OJg／z 25—1991電子設(shè)備和設(shè)施的接地、搭接和屏蔽設(shè)計
指南[S]

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