韩铁元、郭晨、周利军、郑佳、李晓强
中车唐山机车车辆有限公司 河北省唐山市 064000
摘要：在本文中，对380BL动车组接地设计概念的更全面介绍，在实际测量了运行线路之后，提出了一种接地的观点，保护接地的优化方法已经得到改进和验证。
关键词：380BL动车组；保护接地；改进方案
中国高速发展的高速铁路已采用电气化动车组，25kV悬链线为整列火车供电，列车必须具有良好的性能，以确保主电路电流和列车车身电流通过轨道返回到变电站，接地性能可确保较高的运行率。在本文中，将介绍380BL动车组的接地系统，并着眼于保护性接地方案，同时考虑列车实际运行中出现的问题。
一、动车组接地系统分类
接地系统的设计考虑到电磁兼容性和电磁干扰对列车的影响以及接地回路的可靠性，合理安排工作接地、保护接地、屏蔽接地、避免和消除相互的电磁干扰。是为了确保安全工作接地和保护接地根据动车组的不同接地功能分开。工作接地是指在受电弓从悬链线接收电流并通过主断路器和变压器的初级绕组之后，将主电路和线路之间的连接接地的方法。工作地的作用是在悬链线连接到变压器之后将电流反馈到线路，线路的作用是充当电流返回变电站的导体。保护性接地是指当火车通电行驶时，电气设备外壳和车身不可避免地带入车身的泄漏或感应电流的产生。同时，需要所有导电，以防止接触网短路到车身。转向架、牵引电机、牵引设备箱、辅助电源模块箱等车辆部件在故障情况下无法承受危险的接触电压。因此，保护性接地将低电阻连接到车身，并在车身和轮轨之间建立一些接地点，以便流过车身的电流最终将通过接地点流到轨道。
二、380BL动车组接地系统设计
（一）编程方式
38OBL是一种动力分配式动车组，具有16辆车，其中8动8拖，1、3、6、8、9、11、14、16是动车，其他车辆是拖车。1-16辆车有两个独立的高压系统，每个系统都会生成一个受电弓以收集电流，列车通过WTB总线，工作地和保护装置进行通信接地通过转向架轮对轴端接地，碳刷已回流，接地图如图1所示。
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（二）工作接地点
38OBL动车组的工作接地点分布在变压器所在的TC02、TC07、TC10、TC15受电弓车轮对上，并且接地点未与车身相连。为了确保工作接地点的可靠性，每个工作接地点在穿过变压器的一次绕组后，都由两个不同的轴头并联接地。以TC02车为例，工作接地点是一个转向架，两个轴左以及两个转向架三个轴右，但其他型号相似。安装工作接地点时，请确保接地线的长度与车轮接地端子的长度相同，以使两个车轮接地端子的连接电阻几乎相同。如果无法做到这一点，则应选择适当的长度，并适当补偿连接电缆的横截面。
（三）保护性接地点
如果38OBL动车组设计用于保护性接地，则整个列车在电气上可以视为两个单元，如图1所示。该单元通过带有两个等电位屏蔽接地导体的另一辆车连接到另一辆车。即使等电位接地导体发生故障，相同电位的另一个接地导体的横截面也可以承载给定的故障电流（连接线和车身之间的短路电流）。以此方式，可以认为单元车体被电且安全地连接。通过将碳刷接地到车辆中央的两个转向架和四个车轮（ICO8，BCO9），可以实现整个动车组车身的保护性接地。这些车轮接地碳刷中的两个位于转向架的不同轮对上，具体位置为IC08和BCO9，其中一个转向架一个轴左，一个转向架两个右轴。如果一个转向架的保护性接地失效，另一转向架将接替保护。所有车轮接地碳刷均通过车轴和车轮连接至钢轨。仅为两辆中间车辆设置保护接地点的优点首先是整列火车只需要四个保护接地点（传统的接地概念要求每个小车都配备一个接地点），这减少了所使用的碳刷的数量，维护工作量，降低成本。其次是避免ICO08和BC09以外的铁路线倒流，最大程度地减少电磁干扰对火车网络通信系统的影响，并确保火车安全。最后是由于保护而减少了接地点的数量，并且可以避免履带与车身之间的交叉电流的影响。防护接地符合EN 50153标准第6.4节的要求，车体与轨道之间的最大阻抗不能超过50mΩ。
三、故障分析
自380BL动车组运行以来，变速箱温度传感器的燃烧已引起9个故障，包括4个EC16、1个ECO1、2个VC03、1个IC14、1个BC09。主要症状是在屏蔽层和传感器金属探针之间的接触区域中有痕迹融化，并且传感器电路损坏。场景照片如图2所示。从故障统计的角度来看，领先车型的故障率占所有车型的55.6％。可以排除这种情况，主要是因为保护接地点都设置在中间轿厢上，并且工作地面正常工作并且未连接到车身，前一辆车与保护接地点之间的距离约为200m（整列火车距离接地点最远的位置）。如果火车或轨道未正确接地（请参见图3），则前一车辆的电势差将在整个火车上最高。为了防止轨道电流通过变速箱进入车身，变速箱和转向架框架是绝缘的，变速箱温度传感器的屏蔽层采用单端接地法，变速箱传感器探针之间没有连接。由于EC车是头车，每个变速箱都在卡车和车身之间连接了一个温度传感器，因此有头车上变速箱温度传感器的屏蔽层必须承受更高的电位差。38OBL动车组使用车厢之间的等电位线来确保整个火车的等电位，但是由于它使用绝缘的转向架，因此有必要依靠连续的轨道来确保每个等电位，车身和转向架完全由中间车保护，接地装置要达到等电位。因此，当动车组通过隔离部分时，由于隔离部分的两侧上的电势差U，由于车体的绝缘节，与隔离部分不在同一侧的车身将不可避免地与卡车具有一定的电位差，电位差U的大小取决于它。
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四、保护性接地的改进措施
如图4所示38OBL动车组头车（（EC01 / EC16））是一对保护性接地点，同时最大限度地提高了现有的设计理念，同时降低了针对车身本身或车身电位差的影响的轨道阻抗。这种方法的优点首先是即使轨道的接地点不足，由于保护接地点的存在，引导车也不会产生高电位。其二有轨车、中级车、其他轮对和转向架的框架均已绝缘，因此不会产生交叉电流，这可以进一步减少电磁干扰对通信的影响。改进的接地方案已在北京至上海的路线上进行了实际测试。在此测试中，测试了现有的中间车辆接地方案（方案1）和先前车辆的附加保护性接地方案（方案2）。第二种方案测得的最大电位差为123V，每天高于60V的电位差不超过20。优化的接地方法在减少前车身的电位差方面发挥了非常好的作用。由于前面的车辆未接地且没有电气路径，因此方案1的电流流经车辆连接的电流小于10A，因此无法充当分流器。方案2最大电流为200A，并且ECO1车的转向架轴端为一个。与车身与整车电流之间的电流变化趋势一致，两种电流之比约为1/5至1/3，分流效果明显，接地不良造成的破坏可以有效避免高电位差。
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结语：综上所述，良好的接地计划可确保动车组的安全和平稳运行，并与人身安全和设备的可靠运行相关，改进的38OB动车组保护接地方法在减小轴箱与车身之间的电位差，分流等方面起到了很好的作用，但是有可能会产生跟踪电流通过车身和列车控制装置。它对通信设备有一定影响，与原始的CRH3系列动车组接地设计概念竞争，改进的方法仍然需要验证。同时，提出了新的研究课题，以减少增加保护性接地点后对通信设备的干扰。
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