GB/T 28026.3-2018 轨道交通 地面装置 电气安全、接地和回流 第3部分:交流和直流牵引供电系统的相互作用
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应计算相互作用的区域的大小,计算方法参见附录A。 当交流和直流供电制式铁路的间距不大于1km时,计算条件示例如下: 双线交流供电制式铁路,四条走行轨回流; 每个OCL的电流为500A(总电流为1000A); 交流和直流供电制式铁路间的平行长度为4km; 土壤电阻率为100Q·m; 额定频率为50Hz; 受影响系统在其整个长度范围与地绝缘,仅单端接地; 对其他平行金属导体的屏蔽效应未考虑在内。 该示例基于持续时间大于300S、不大于35V的交流感应电压。 直流系统位于交流系统的作用区域内,直流系统的感应电压或电流不能过高;应对此情况做进一步 的分析。
哈不订。右 电部件或局部导电部件的电连接导致 性的或暂时性的)存在的可能性,作用区
路基标准规范范本7复合交流和直流电压的接触电压限值
接触电压应满足7.2~7.6的电压限值要求。不考虑对电气装置产生的其他影响 电气装置电压限值不为定值,应依据受影响装置的敏感性分别确定。 交流或直流电压均应满足GB/T28026.1一2018中规定的接触电压限值 持续时间大于1s的复合电压u(t)中直流和交流分量的计算见式(1)、式(2)
式中: T =1 s; N 时间,单位为秒(s); u(t) 复合电压,单位为伏特(V); Ude 复合电压中的直流分量,单位为伏特(V); Uac 复合电压中的交流分量,单位为伏特(V)。 注1:式(1)给出了直流分量的平均值;式(2)给出了交流分量的方均根值。 当持续时间较短t≤1s时,U即为直流系统产生的复合电压的分量,U.即为交流系统产生的复合 电压的分量。 注2:关于复合电压更多的信息参见附录C。 注3:长时制状况与运行状况相关,短时制状况与故障状况相关
7.2长时制状况下的接触电压限值
应检查复合电压是否满足以下要求:
GB/T 28026 32018
复合电压中的交流分量不应超过GB/T28026.1一2018中表3最大允许交流接触电压的规 定值; b) 复合电压中的直流分量不应超过GB/T28026.1一2018中表5最大允许直流接触电压的规 定值; C) 若复合电压位于图1中适用的持续时间给定的包络线内,则为充许的电压; d) 持续时间超过1s,复合峰值电压(参见附录C)应不大于GB/T28026.1一2018中表3规定最 大允许交流分量值的2/2倍,不考虑频率分量。 示例:假设直流系统中最大允许的直流接触电压为120V,则交流电压限值为35V,见图1。假设交流电系统最大 许交流接触电压为60V.则直流电压限值为85V.见图1
说明: 所有值均为方均根值
图1长时制状况下最大允许复合有效接触电压(不包括车间及类似的地点
7.3短时制状况下的交流系统和长时制状况下的直流系统
应检查复合电压是否满足以下要求: 较短持续时间的复合电压交流分量不应超过GB/T28026.1一2018中表4最大允许交流接角 电压的规定值; 复合电压直流分量不应超过GB/T28026.1一2018中表6最大允许直流接触电压的规定值; C 如果复合电压位于图2中适用持续时间的包络线内,则为允许电压
图2交流长时制状况和直流短时制状况下最大允许复合有效接触电压
示例:关于图2的应用举例参见附录C
示例:关于图2的应用举例参见附录C
.4长时制状况下的交流系统和短时制状况下的
应检查复合电压是否满足以下要求: a)复合电压中的交流分量不应超过GB/T28026.1一2018中表4最大允许交流接触电压的规 定值; b 复合电压中的直流分量不应超过GB/T28026.1一2018中表6最大允许直流接触电压的规 定值; 如果复合电压位于图3中适用的持续时间给定的包络线内,则为允许电压
应检查复合电压是否满足以下要求: a 复合电压中的交流分量不应超过GB/T28026.1一2018中表4最大允许交流接触电压的规 定值; b) 复合电压中的直流分量不应超过GB/T28026.1一2018中表6最大允许直流接触电压的规 定值; 如果复合电压位于图3中适用的持续时间给定的包络线内,则为允许电压
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图3交流长时制状况和直流短时制状况下最大允许复合有效接触电压
不需考虑交流系统和直流系统同时为短时制的现象, 注;交流系统和直流系统同时为短时制的可能性很小,并且在同一时刻接触回流回路的可能性也很小
7.6车间及类似的地点
对于长时制状况,应检查复合电压是否满足以下要求: a 复合电压交流分量应符合GB/T28026.1一2018中9.2.2.3的规定; b) 复合电压直流分量应符合GB/T28026.1一2018中9.3.2.3的规定; 如果复合电压位于图4中规定的包络线范围内,则为允许电压 对于短时制状况,7.3、7.4和7.5适用。 示例:若直流系统最大允许直流接触电压为60V,则交流电压限值为8V。若交流系统最大允许交流接触电压为 5V.则直流电压限值为35V.见图4
对于长时制状况,应检查复合电压是否满足以下要求: a) 复合电压交流分量应符合GB/T28026.1一2018中9.2.2.3的规定; b) 复合电压直流分量应符合GB/T28026.1一2018中9.3.2.3的规定; 如果复合电压位于图4中规定的包络线范围内,则为允许电压。 对于短时制状况,7.3、7.4和7.5适用。 示例:若直流系统最大允许直流接触电压为60V,则交流电压限值为8V。若交流系统最大允许交流接触电压为 5V.则直流电压限值为35V.见图4
图4车间及类似场合(除短时制状况外)最大允许复合有效接触电压
8相互作用区域内的技术要求和措施
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说明: 交流线路CCZ; 2 交流线路OCLZ 直流线路CCZ; 直流线路OCLZ; 围栏或其他导电部件(与交流线路回路相连); 电压限制装置
说明: 交流线路CCZ; 交流线路OCLZ 直流线路CCZ; 直流线路OCLZ; 围栏或其他导电部件(与交流线路回路相连); 电压限制装置
图5可适用于交流和直流电压的VLD示例
系统的设计应确保电压限制 行期间不导通,满足GB/T28026.2一2018的要求。并应 电压限制装置的导通状况相关的风险进行评估
8.2.3共用建筑和结构
在早期规划阶段,应评估交流供电制式铁路系统结构地与直流供电制式铁路系统结构地分离、任一 系统结构地与共用建筑或结构外的接地系统分离的可行性。在任何情况下,都应对来自交流接触网和 宜流接触网接地故障电流的路径进行识别,并选择横截面积足够大的导体。非牵引的电力供电系统见 GB/T28026.1—2018中第7章。
8.2.3.2结构地分离
如果结构地被分离,则需要绝缘缝或接头。 为了避免绝缘缝导通,敷设于建筑物内及从外部进入建筑的供电电缆PE线、通信电缆屏蔽层、金 属管道和类似管线应使用绝缘接头。绝缘缝和相关设备应设置在被分离结构地的边缘。若采用绝缘 逢,相关系统的设计应满足安全运行的要求。 建筑的地下部分采用绝缘缝时,绝缘部分应足够长,避免电流过大流经土壤使之导通。 当土壤电阻率大于500Q·m,绝缘缝间距1m可满足要求,否则采用2m。 应检测两个结构地间是否存在意外连接
8.2.3.3共用结构地
如果共用结构地,应考虑交流供电制式铁路及铁路结构外的接地系统中杂散电流带来的风险,应 GB/T28026.2一2018中第7章的规定。并应制定相关规定以防止交流供电制式铁路、结构地和
部地中杂散电流可能引起的危险,应符合GB/T28026.2一2018中第10章的规定。
8.2.4电感和电容耦合
应对由交流供电制式铁路引 铁路电缆上的感应电压,以及直流供电制 式铁路劳的轨道和电缆上的感应电压进行评估,并在必要时采取合理的措施 注:如果直流供电制式铁路钢轨接GB/T28026.2的要求充分绝缘,则钢轨可获得很大的感应电压。直流供电制式 铁路旁的通信电路所采取的措施与交流供电制式铁路旁的通信电路相同。 当直流接触网与变电站断开且未接地时,应采取必要的预防措施以防接触网上的交流感应电压 过高。 当评估其是否符合要求时,应将与交流供电制式铁路最紧密耦合的直流接触网不可分割的部分考
.3关于交流和直流供电制式铁路共用回路和轨
本条适用于使用相同轨道的交流和直流电力牵引供电系统,以及交流和直流供电制式铁路的平 口。
8.3.2杂散电流的防护措施
为阻止产生重大破坏的杂散电流,在交流供电轨道和直流供电轨道间应采取防护措施。交直流共 用的走行轨应按GB/T28026.2一2018中6.4的规定与地绝缘。GB/T28026.1一2018中6.2要求的连 接件应采用可导通交流和直流电的电压限制装置。电压限制装置应符合GB/T28026.1一2018中附录 D的要求。 示例:依据GB/T28026.1一2018中6.2的示例,当接触网电压等级较高时需采用VLD将走行轨与接触网基础和结 构地相连。 铁路牵引供电系统的设计应使电压限制装置不导通(除在特殊的运行条件下),以满足 GB/T28026.2的要求。并应对与电压限制装置的导通状况相关的风险进行评估。 上述措施使得轨道接地失效,此时应采取特殊措施以保证走行轨上交流电压足够低,如使用隔离变 压器、升压变压器和与地绝缘的回流导体等。 注:如果轨道上的交流电压和直流电压的方均根值在1min内都明显小于25V,且在超过30min后明显小于 10V.则可进行实用性设计
8.3.3共用的结构和建筑
如果验证表明,当直流系统走行轨通过交流系统走行轨与地连接时,杂散电流不会引发重大损害 则可降低8.3.2和8.3.3中的要求。 特殊情况包括以下条件之一: 直流牵引供电系统采用绝缘的独立回流轨(如第四轨); 沿走行轨的直流系统具有由于牵引电流较小馈电段较短的因素导致的钢轨纵向电压降较小 见GB/T28026.2;如有要求,可设置单独回流导体与走行轨并联; 安装有两个系统的轨道,通过绝缘节和相关设备与直流系统中的其余部分进行电气隔离
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在发生预期损伤之前,建筑物的使用时间比设计周期短,包括由第三方拥有的构筑物。
B.3.5 OCL 设讯
设计应使带电交流导线跌落在带电直流导线上或带电直流导线跌落在带电交流导线上的可能性 最小。 包括避免绝缘子或交直流系统之间出现闪络
8.3.6电感和电容耦合
8.2.4同样适用当交流和直流牵引供电系统安装于同一轨道时
8.4系统过渡区段和系统过渡车站
杂散电流应根据GB/T28026.2一2018的要求予以限制。接触电压应符合第7章的规定。 基本要求是: 确保交流和直流回路在所有操作及故障状况下保持通畅; 防止交流接触网和直流接触网之间的电气连接; 限制交流和直流回流系统之间的电流。 为限制两个系统之简发生回流交换,宜用绝缘节与特殊馈电装置和并关装置相连。如果采用绝缘 节,应限制它们之间的电压以避免出现不允许的接触电压。应根据8.3处理系统过渡车站。 注:绝缘节两端的电压将由机车车辆进行桥接
附录A (资料性附录) 相互作用的区域
本附录给出了如何确定相互作用区域的大小。本附录不适用于精确地计算出直流系统和相邻交流 系统之间的感应电压
A.2交流系统作为电源
交流系统对直流系统的作用区域依据受影响直流系统的感应电压。 对于作用区域的宽度,主要由以下重要参数确定: a)采用的牵引供电系统类型: 1)直接供电; 2)BT供电; 3)AT供电; b) 附加回流导体; c) 牵引电流; d) 平行长度; e) 当轨道不完全平行时的几何形状和轨道间距; f) 土壤电阻率: g) 基本频率为50Hz; h) 用其他金属结构或轨道对地面的传导效应等进行屏蔽
基本分析采用以下基本参数: 双线铁路,四条走行轨回流; 每路OCL中的电流为500A(总共为1000A); 平行长度假设为4km; 土壤电阻率在10Q·m~10000Q2·m之间不等; 基本频率为50Hz。 如图A.1(双对数标尺)和图A.2(与A.1类似,但采用的是线性标尺)所示为与地绝缘,且单端接地 系统中的不同土壤电阻率和距离下的感应电压值。鉴于上述参数和100Q·m的土壤电阻率,作用区 或为1000m。 如图A.3中所示为平行长度和作用区域之间的关系
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平行长度与交流供电制式铁路引起的作用区域
当研究的系统参数与6.2中用于推算作用区域的数值不同时,直流系统中的感应电压可根据图A.1 图A.2取近似值。 直流系统中的感应电压为线性电压,与以下参数相关: 牵引电流; 平行长度。 直流系统中的感应电压为近似线性电压,与以下参数相关: 基本频率50Hz。 直流系统中感应电压还取决于: 两个牵引供电系统之间的距离; 交流牵引供电系统的类型; 是否存在回流导体; 其他金属结构的屏蔽效应或走行轨对地的传导效应等,即所谓的文明系数 注1:经验证明,人口密集地区的感应电压低于由基本理论推算出的感应电压,因接地导电结构、埋水管以及类似的 与铁路系统平行的物体会产生额外屏蔽,且所考虑的物体对地传导性具有减缓作用 注2:用作对比不同供电方式(如AT或BT供电)下的通用特定因素无法给出,因其感应电压取决于负荷位置以及 变电所、自耦变压器和升压变压器的位置 本附录所采用的方法是根据全部与地绝缘、且单端接地的受影响系统。当没有完全绝缘时,如直流 行轨,可考虑走行轨对地的传导性,参见文明系数。 根据上述内容可得出以下修正系数: a) 电流修正系数:C,=Itre(单位:kA)/1kA; b) 平行长度修正系数:C=L(单位:km)/4km; c) 频率修正系数:50Hz时,C,=1.0; d) 系统修正系数包括: 1)标准系统修正系数:C,=1.0;
2)回流导体存在修正系数:C,=0.4~0.7为标准值; 3)AT或BT供电系统修正系数:C,=0.1~0.4为标准值; 4)文明系数:C。=0.1~0.5为标准值。 通过采用图A.1和图A.2中的适用修正系数、土壤电阻率和距离,可用式(A.1)求出直流系统的 的近值
U高应=C,XCLXC,XC,XC,XU (p,d)
U(p,d) 待定距离内道当土囊电阻率东件下的电压,频率为50且Z,单位为伏特(V 利用式(A.1)以及图A.1和图A.2中的图解,可得出其他系统的作用区域的近似值。 Itre是相关接触网系统部分在平行长度上的平均电流。 回流导体存在下的系统修正系数值随频率增加而减小。 示例:当系统中有回流导体,其平行长度为3.0km,平均牵引电流为0.5kA,频率为50Hz,土壤电阻率为300Q·m 时,计算出相互作用区域的一个交流供电制式铁路和一个直流供电制式铁路轨道之间的距离。对于6.2中土壤电阻率 为3002·m的参考交流系统,要获得35V的电压,所需要的距离为1700m,如图A.1所示。在该情况下,应用系数 .5×0.75×1×0.45×1=0.17对电压进行修正。根据图A.2中的图解,当土壤电阻率为300Q·m和感应电压为 210V(~35V/0.17)时可得出距离为100m
A.3直流系统作为电源
直流系统对交流系统的感应电压的影响甚微。由于回路与地绝缘,接近轨道的电压梯度非常大,主 要穿过了钢轨扣件的绝缘层,而离土壤较远的地方梯度较小。与交流系统相比,影响区域相对较小。 若由于与导电部件或局部导电部件的电导性耦合导致电压传输(永久性的或暂时性的)存在的可能 生,影响区域的尺寸与部件的尺寸相同。当交流供电制式铁路和直流供电制式铁路的回流系统距离小 于50m时.将会出现同5.2.2中描述的相同的效应
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附录B (资料性附录) 相互作用的分析和评估
交流系统和直流系统都可看作是接收端和电源。当作为接收端时,需要考虑(电子)技术系统和人 类两方因素。按第5章的规定,根据适用负载和系统配置,可确定一个铁路系统对相邻系统产生的 影响
当距离大于第6章中规定的影响区域的宽度时,可不对情况进行分析,除非有迹象表明可能发生 作用。当距离小于50m要求对情况进行分析
B.3要考虑的系统配置
对于铁路系统而言,以下两点尤为重要: a)长时制状况; b)短时制状况, 长时制状况描述电源与接收端间的最天耦合,运行状况应综合考电源与接收端间的交通运输与 供电系统最恶劣情况, 注:为了进行分析,将长时制状况与运行状况相联系,将短时制状况与故障状况相联系,如开关操作
图C.1复合峰值电压的定义
通常,下列三项条件应符合并满足复合接触电压的人员安全要求: a)涉及修正系数的交流分量方均根值应小于GB/T28026.1中规定的交流电压方均根限值; 复合电压的直流分量小于GB/T28026.1中规定的直流电压限值; c) 复合电压的复合峰值小于交流电压限值乘以一个取决于持续时间的系数,时间系数如下:
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1)t<0.3s,系数为/2; 2)t>1.05,系数为2/2; 3)0.3s≤t≤1.0s,利用上述值之间的线性插值法,可得出系数。 当t≤0.3s,采用峰值,当t≥1.0s时,采用复合峰值进行分析。当0.3s≤t≤1.0s时,计算峰值和 复合峰值之间的插值。 根据GB/T28026.1中规定的持续时间,允许的人体电压和接触电压尤为重要。允许的复合电压 主图C.2所示的包络线内。 如果持续时间长于1.0s,采用峰峰值法,可产生一条水平线P,如图C.2。 当持续时间短于0.3s时,采用峰值法,可导致斜线P与斜线Q的斜率相同。当持续时间在0.3s 至1.0s之间时.采用插值法
充许的交流电压和直流
Ude max GB/T28026.1中规定的最大允许直流电压,单位为伏特(V) U ac. max GB/T28026.1中规定的最大允许交流电压,单位为伏特(V); U ac 0.3 GB/T28026.1中规定的0.3s内的最大允许交流电压,单位为伏特(V): Uuo GB/T28026.1中规定的1.0s内的最大允许交流电压,单位为伏特(V)
线P和线Q的斜率见式(C.7)、式(C.8)
园林绿化标准规范范本线P:slope=Sp=a· ( C.7 /2 线Q:slope=SQ= 2 .( C.8
于或等于1.0s时,交流电压与直流电压变化见图
图C.3持续时间大于或等于1.0s时的交流电压和直流电压变化
适用图2和图3的实例如图C.4所示。当交流电压持续时间为0.1s,直流电压持续时间为30 可允许出现阴影区内的复合电压
防火标准规范范本电压持续时间为0.1s且直流电压持续时间为30
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