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地鐵屏蔽門系統的接地與絕緣

更新時間:2020-09-02 點擊數:60

地鐵屏蔽門系統的接地與絕緣

所謂接地,簡單地說就是各種設備與大地的電氣連接,其目的是保證設備正常和安全運行,為建筑物或人身的安全準備條件。按其作用不同,分為防雷接地、工作接地、保護接地、防靜電接地、電磁屏蔽接地及電子設備信號接地。

而絕緣是指阻止兩個導電體接通的狀態。本文針對地鐵站臺屏蔽門系統,分析其接地原因和絕緣措施,以及實施方案和檢測標準。
屏蔽門系統是一個典型的機電一體化產品,安裝于地鐵、輕軌等交通車站站臺邊緣,將車站站臺與行車隧道區域隔離開,設有與列車門相對應, 可多級控制開啟與關閉滑動門的連續屏障,簡稱屏蔽門。既然是一個電氣系統,又涉及到人身安全,自然不能忽視接地和絕緣的問題。這其中的接地就屬于保護接地。
接地和絕緣的原因
為了弄清屏蔽門系統的接地原因,先來了解一個名詞“跨步電壓”。跨步電壓是指當人的兩足分別站在地面上具有不同對“地”電位的兩處時,在人的兩足之間所承受的電位差或電壓。延伸一下:當人的四肢或身體的任何兩點接觸具有不同對“地”電位的兩處時,都會產生跨步電壓。當土壤中存在大接地電流時,在地面上就會呈現跨步電壓。
根據對土壤中電流場的分析、計算可知,跨步電壓的大小主要與接地電流的大小、人與接地體之間的距離、跨步的大小和方向及土壤電阻率等因素有關。一般距接地體愈遠處,跨步電壓愈小,跨步愈小,跨步電壓愈小。所以在可能形成跨步電壓的電氣設備周圍要設置圍欄,實行安全隔離,發現鄰近有高壓線觸地時,不要大步奔跑,而要單足或并足跳離線路觸地點。
地鐵列車采用直流供電系統,并且把鋼軌作為回流軌,直接連到牽引變電站,為了防止迷散電流對地下金屬管線的電腐蝕,鋼軌和大地采用絕緣安裝。為了接地,鋼軌通過牽引變電所的接地母排和地網連接。這樣,鋼軌和大地之間存在電位差。
屏蔽門門體結構的頂部和底部采用絕緣安裝,即屏蔽門門體和大地是絕緣的。根據城市軌道交通站臺設計關于絕緣和等電位的要求,在屏蔽門投入運營后,屏蔽門門體和鋼軌要保證等電位,即屏蔽門門體和鋼軌要采用等電位連接。
由于鋼軌和大地之間存在電位差,那么屏蔽門門體和大地之間也就存在電位差。一旦當乘客上車手接觸到門體或一只腳踩屏蔽門踏步板,而另一只腳踩大地時,在乘客身體內就有電流流過,這就是所謂的跨步電壓的作用,這個電位差如果過大會危及乘客人身安全。
不過有些地鐵項目已經開始采用第三軌,鋼軌不再作為回流軌,并且這也是一種趨勢,在這種情況下,屏蔽門不再進行絕緣及等電位處理,因此站臺絕緣和接地方案的設計必須是在 “當列車采用鋼軌作為回流軌” 的前提條件下。
接地和絕緣方案措施
針對屏蔽門系統接地要求,屏蔽門單元之間電氣連接成一個等電位體,再連接至鋼軌,確保乘客不會因屏蔽門與車體的電位差受到電擊。
分析門機系統機械結構,通過頂箱及踏步板內連續的接地銅排(也可以用電纜代替)以及接地導線將安全門的各金屬部件相連,達到等電位的要求。如圖1所示。

在門體內部,利用接地導線將各種金屬部件連接到銅排(或電纜)上,然后將銅排(或電纜)接至連接電纜。連接電纜最后連到離端門10~20米處鋼軌的連接孔上,以確保門體與列車車體等電位。

為了避免乘客觸電的危險,將屏蔽門整個下部支撐結構的表面涂上特殊的絕緣材料,同時在屏蔽門前方900mm范圍內鋪設了橡膠地板,達到了雙重絕緣的效果,簡稱橡膠地板方案。還可以在站臺層內敷設絕緣薄膜的方式,形成絕緣帶,也可以達到同樣的效果,簡稱絕緣薄膜方案。
(1) 橡膠地板方案
橡膠地板電阻值較高,敷設在地面面層,乘客防電擊的安全系數大大提高,同時也達到了車站的整體裝修效果。具體做法為在距離屏蔽門邊約900mm寬,站臺通長范圍內敷設3.5mm厚的橡膠地板,基面到完成面的預留厚度為8mm。方案示意圖如圖2。


(2)絕緣薄膜方案

本方案采取在地鐵站臺實體中設置絕緣層的方式,即地下預埋絕緣薄膜的形式,形成絕緣帶,每側分若干段,方案示意圖見圖3。

接地和絕緣的檢測標準

屏蔽門系統接地時,要求屏蔽門門體與鋼軌連接接線端子的距離必須為最短距離,根據地鐵站臺屏蔽門和鐵軌的布置,門體和鋼軌的最短距離約20米左右。連接電纜的橫截面積必須達到50mm2,連接后電阻應小于0.1Ω。
橡膠地板或絕緣薄膜鋪設過程中,每個單元鋪完后,單獨做絕緣測試,采用絕緣搖表(兆歐表),測試腳一端接絕緣區,一端接非絕緣區,其阻值應不小于50M。工作完成后,進行總體絕緣電阻測試,測試電阻應大于等于0.5MΩ,電壓條件為500VDC。
總結
地鐵站臺屏蔽門系統是一個復雜的機電控制系統,應用在涉及人身安全的地鐵環境中,所處環境人員密集,人流量大,列車特殊的工作條件導致在進站時屏蔽門門體與大地之間有一定的電位差,為保證乘客人身安全,設備必須良好接地,并在屏蔽門邊緣沿站臺做好絕緣措施,以此來達到安全、舒適、節能的候車環境。






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