城市轨道交通电气安全技术关键点分析

1 城市轨道交通电气安全技术的重要性

城市轨道交通系统依赖于庞大而复杂的电气网络，涵盖牵引供电、信号控制、通信系统、环控设备及自动售检票等多个子系统。这些系统在高电压、大电流、高频信号的环境下协同运行，任何电气故障都可能引发连锁反应，导致列车停运、设备损坏甚至人员伤亡。因此，电气安全技术不仅是保障系统稳定运行的基础，更是防止重大事故发生的“第一道防线”。

近年来，随着列车运行密度的提升和智能化系统的引入，电气系统面临的电磁干扰、漏电风险、接地失效等问题日益突出。尤其是在地下隧道、高架桥等复杂环境中，湿度、温度变化及空间限制进一步加剧了电气安全隐患。因此，构建科学、可靠、多层次的电气安全防护体系，已成为城市轨道交通建设与运营中的核心课题。唯有从设计、施工到运维全过程贯彻电气安全理念，才能确保系统长期、高效、安全地服务于城市交通。

2 城市轨道交通电气安全系统分析

城市轨道交通电气安全系统是一个集物理防护、电气隔离、信号屏蔽与智能监控于一体的综合性体系。其核心目标是实现“电能可靠传输、人员安全防护、设备稳定运行”三位一体的平衡。该系统通常由牵引供电系统、低压配电系统、信号与通信系统、防雷与过电压保护系统以及接地与等电位连接系统构成。

其中，牵引供电系统采用直流 1500V 或 750V 供电，通过接触网或第三轨向列车提供动力，其高电压特性决定了必须配备完善的绝缘监测与故障隔离机制。低压配电系统则为车站照明、通风、电梯等设施供电，需确保在短路、过载等异常情况下迅速切断电源。信号与通信系统对电磁环境极为敏感，易受牵引电流谐波、雷电感应等干扰，因此屏蔽与接地设计尤为关键。此外，防雷系统需与接地网协同工作，将雷电流安全导入大地，避免反击与跨步电压危害。

3 城市轨道交通电气安全技术关键点

3.1 工作接地

工作接地是保障电气系统正常运行的基础，其核心在于为电流提供低阻抗回路，确保电压稳定与故障电流有效泄放。

3.1.1 高压回流接地

在直流牵引供电系统中，列车运行时产生的牵引电流需通过钢轨或专用回流电缆返回变电所。若回流路径阻抗过高，将导致钢轨电位异常升高，产生杂散电流，腐蚀隧道结构与地下管线。为此，必须设置低阻抗的回流接地系统，通常采用多点接地方式，将钢轨与牵引变电所的负极母排可靠连接，并在关键节点设置均流电缆，均衡电流分布。同时，应安装杂散电流监测装置，实时评估接地效果，及时调整接地策略。

3.1.2 低压工作接地

低压配电系统的工作接地主要涉及 TN-S 或 TN-C-S 系统的选择。在车站与车辆段，通常采用 TN-S 系统，即工作零线（N）与保护地线（PE）严格分离，避免中性点电位漂移对敏感设备造成干扰。工作接地电阻应控制在 1Ω以下，确保在单相接地故障时，保护装置能迅速动作。此外，对于 UPS 电源、应急照明等关键负荷，应设置独立的工作接地极，防止主接地系统故障影响其正常运行。

3.2 安全接地

安全接地的核心目标是保护人身与设备安全，防止触电与设备损坏。

3.2.1 人身安全保护

在车站、隧道及车辆段等人员活动区域，所有金属外壳设备（如配电箱、风机、电梯导轨）均需进行保护接地。通过将设备外壳与接地网连接，一旦发生漏电，故障电流将沿 PE 线迅速返回电源，触发断路器跳闸，切断电源。为防止跨步电压与接触电压危害，站台与轨道区域应设置等电位联结带，将所有金属构件（如站台门、广告灯箱、消防管道）连接成统一电位体，最大限度降低电位差。

3.2.2 设备安全保护

精密电子设备（如信号继电器、通信基站）对过电压极为敏感。为此，需在设备前端安装浪涌保护器（SPD），并与接地系统形成低阻抗通路。S

PD 的接地线应尽量短直，避免电感效应削弱泄放能力。同时，设备机柜应通过多点接地方式与接地网连接，确保高频干扰电流能快速泄放，防止设备误动作或损坏。

3.3 屏蔽接地

随着轨道交通智能化程度的提高，信号系统对电磁环境的稳定性要求日益严格。屏蔽接地成为抑制电磁干扰、保障系统可靠运行的关键手段。

3.3.1 电场屏蔽

电场干扰主要来源于高压设备的电晕放电与静电感应。为抑制电场耦合，信号电缆应采用双层屏蔽结构，内层屏蔽（通常为铜箔）用于防止内部信号外泄，外层屏蔽（编织铜网）则用于阻挡外部电场侵入。外层屏蔽应在两端可靠接地，形成“法拉第笼”效应，有效隔离外部电场。对于高灵敏度设备，可采用金属屏蔽室或屏蔽柜，进一步提升防护等级。

3.3.2 磁场屏蔽

磁场干扰主要由牵引电流的谐波分量产生，具有较强的穿透能力。普通金属材料对低频磁场的屏蔽效果有限，需采用高导磁率材料（如坡莫合金、硅钢片）或增加屏蔽层厚度。在信号电缆敷设路径上，应尽量远离牵引供电回路，并采用交叉布线或垂直穿越方式，减少磁耦合面积。此外，可在关键设备周围设置主动磁场补偿装置，实时抵消外部磁场干扰，提升系统抗扰能力。

4 城市轨道交通电气安全技术使用建议

4.1 加强施工人员技术培训

电气安全技术的有效实施，离不开高素质的施工与维护人员。应定期组织专项培训，内容涵盖接地系统设计规范、屏蔽电缆敷设工艺、SPD 安装要求等，确保施工人员掌握关键技术要点。同时，通过实操考核与案例分析，提升其风险识别与应急处置能力。

4.2 强化安全生产责任制

建立“谁主管、谁负责”的安全责任体系，明确设计、施工、监理、运营各环节的安全职责。对电气安全关键工序（如接地电阻测试、等电位联结验收）实行签字确认制度，确保责任可追溯、问题可追责。

4.3 提高施工现场安全管理水平

施工现场是电气安全事故的高发区域。应严格执行临时用电管理制度，规范配电箱、电缆、接地桩的使用。对高风险作业（如高压电缆敷设、变电所调试）实行旁站监督，确保安全措施落实到位。

4.4 定期维护保养电气设备

制定科学的维护计划，对接地系统、SPD、屏蔽电缆等关键部件进行定期检测与维护。使用接地电阻测试仪、绝缘电阻测试仪等专业设备，及时发现并处理接地不良、绝缘老化等问题，防止隐患积累。

4.5 做好安全监测工作

部署智能化监测系统，对牵引回流电流、钢轨电位、接地电阻、SPD状态等关键参数进行实时监控。通过数据分析与预警机制，实现电气安全风险的早期识别与主动干预，提升系统运行的可靠性与安全性。

5 结束语

城市轨道交通电气安全技术是保障系统稳定运行与公众安全的核心支撑。通过对工作接地、安全接地与屏蔽接地三大关键点的深入分析，结合科学的管理措施与技术手段，能够有效提升电气系统的整体安全水平。在设计、施工与运维全过程中，必须始终坚持安全第一、预防为主的原则，严格落实各项技术规范与管理要求，确保城市轨道交通电气系统长期、可靠、安全地运行。

参考文献：

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