摘要:本文介绍了地铁车辆的接地线分类和特点,简单说明接地线选型设计影响因素,探讨总结接地线设计线材、端子选型、参数设计要求,为优化接地线性能,降低地铁车辆设计和运维成本,提高安全可靠性提供帮助。
随着城市轨道交通的大力发展,地铁车辆数量逐渐增多,使得接地线的需求量不断扩大的同时,也提出了越来越高的技术要求。为此,车辆开发设计人员在接地线的设计选型时,必须了解和研究最新的技术标准,开发出技术含量更高的产品,满足地铁车辆的新要求。
1 地铁车辆用接地线介绍
1.1接地线分类
地铁车辆用接地线是电气装置、设施的接地端子与接地极连接用的金属导电部分。接地线按作用可分为保护接地线、工作接地线、屏蔽接地线。其显著的技术特点为采用铜材料、高机械强度、阻燃防火、低烟无卤、耐高低温、耐腐蚀、低电阻等。按照使用环境和用途的不同,接地线形式多样,常用的有铜软连接和电线电缆。
1.2各导线显著特点
(1)低烟无卤电线电缆特性:抗张强度比一般PVC电线大,一般大于1. 2kgf/mm2;具有良好的耐候性;具备良好的柔软度(硬度为80~90);燃烧时不会产生有毒黑烟;阻燃性和不延燃性优异。
(2)铜软连接特性:细分为铜编织带软连接和铜绞线软连接;表面镀锡,具有防氧化的特性;直流电阻率低(20℃时一般不大于0. 022Ω·mm2 /m);导电性能超群;安装方面,吸收振动和噪声;抗疲劳能力强,使用寿命长。铜编织带软连接因形状扁平故在装配角度上比铜绞线软连接灵巧,且散热快、透气性好,但比不上铜绞线软连接曲形安装,无角度限制,任意折弯,不断丝。
2 接地线选型设计影响因素
由于不同项目对接地线安装位置和性能要求存在差异,因此必须综合考虑各种影响因素,根据车辆技术参数和接地线性能要求综合进行选型设计。接地线选型设计影响因素主要有:
(1)车型和地区要求。按照国家标准,地铁车辆类型可分为A, B, C,主要表现为车体宽度不同。车型不同,部分接地线安装尺寸和结构存在差异,必须加以区分;地铁项目不同,运行地区不同,环境因素包含温度、湿度、路面特性等;有时,需考虑特殊要求的接地线。
(2)安装位置。车辆上接地线众多,安装位置千差万别,无法统一安装结构,需根据安装的要求进行设计。重点区分车内、车顶和车下安装角度的要求。
(3)用途。根据器件特性和性能要求,区分接地线用途,保护性接地、回流、电磁兼容、等电位或特殊要求等进行区分选择。
3 选型设计
3.1总则
(1)具有良好的机械性能和良好的电气性能。
(2)具有良好的耐振性能和良好的耐腐蚀性能。
(3)接地线设计参数满足相关标准要求。
3.2主要选型要求
(1)绝缘层。绝缘层采用低烟无卤阻燃的绝缘材料,在火灾发生时几乎不产生有毒气体及浓烟,有利于灭火工作开展、人员转移,控制火灾的蔓延,更可减轻卤化氢气体对周围环境中的仪器仪表等精密仪器设备等造成的二次灾害。常采用的交联聚烯烃弹性体材料,经辐照后由热塑性转变为不溶不熔状态,从而显著提高耐热性,长期工作温度可达到125℃;还可在-40℃下正常敷设安装,以解决PVC, CSM等极性材料因低温敷设而易造成的硬化、脆裂等问题,满足较寒冷地区的使用。
(2)线芯。线芯采用多股软铜丝结构,增加了接地线的柔性,弯曲半径小,有利于安装。
(3)防腐层。铜丝上采用镀锡层处理,增加防腐性能。环境较好的位置可采用不镀锡的软退火圆铜单线,但一般建议采用镀锡处理。
(4)导线形式。根据安装情况和用途,对导线形式加以选择,见表1。
除满足上述要求外,选型时还要考虑产品满足的标准、耐温等级、绝缘等级、绝缘材质、耐压等级、寿命等要求。
(5)端子。端子选型时,在满足标准基础上主要考虑线径、固定端孔径等。线材为电线电缆时,需增加绝缘护套。铜编织线作为导体时,两端采用铜管,铜管表面镀锡或镀银处理,接头大小按安装孔和位置确定尺寸和角度,根据国家及国际标准规定生产。固定端子的附件一般采用不锈钢螺钉、螺母,满足硬度及使用环境的要求。