城轨电分段与电分相

城轨电分段与电分相
Electrical Sectioning in Metro DC Traction Systems
所属分类	城轨供电与受流
常见型号	分段绝缘器（刚性悬挂 GFRP 滑道式/柔性悬挂式）、绝缘锚段关节、供电分区间隔离开关联络、电分相用中性段（干线交流语境）
执行标准	GB/T 10411《城市轨道交通直流牵引供电系统》、GB 50157-2013《地铁设计规范》、IEC 60850 Railway applications — Supply voltages of traction systems
适用场景	牵引变电所出口、供电分区分界、正线与出入线衔接、车辆段与停车场分界、联络线及库线等需要电气隔离的区段
直流供电分区、电分段与无电区布置示意

概述

电分段指在电气上将接触网分隔为相互绝缘区段的设施与布置，其目的是把庞大的牵引网切分为若干可独立投切、独立保护、独立停电检修的供电分区。城轨直流牵引供电为交流经整流后的直流制，牵引网各处不存在交流相位差，因此城轨没有干线交流铁路意义上以相间绝缘为核心的"电分相"；但供电分区之间的绝缘断口同样形成一段无电区，列车须断电惰行通过，功能与干线分相类似，部分运营场合习惯上沿用"过分相"的说法。理解城轨的电分段，需要同时掌握三件事：分段设在哪里、用什么器件实现、分段两侧的电压与保护如何配合。本页与正线牵引供电的整体框架互为表里，系统背景可先参阅城轨直流牵引供电制式与牵引供电系统，干线侧的分相概念对照可参阅中性段与电分相布置设计。

结构与组成

城轨电分段体系由断口器件、开关设备与保护配置三部分共同构成：

分段绝缘器：最常用的断口器件。刚性悬挂采用玻璃纤维增强塑料（GFRP）滑道式分段绝缘器，嵌入汇流排断口内，滑道供受电弓平滑通过，绝缘件承担两侧电气隔离，部件细节见刚性分段绝缘器与分段绝缘器 GFRP 绝缘杆；柔性悬挂采用带绝缘杆与消弧装置的分段绝缘器，见分相/中性段绝缘器与消弧角；
绝缘锚段关节：利用锚段关节中两支悬挂的过渡间隙实现机械过渡与电气分段，常用于车站两端与供电分区分界，结构背景见电分段与接触网悬挂类型；
联络隔离开关：跨接在电分段两侧，正常运行处于分闸位，故障或检修需要越区供电时合闸，见隔离开关与越区供电；
直流馈线保护：分段两侧的馈线断路器按供电分区配置保护（大电流脱扣、双边联跳等，具体整定随线路），分段断口是保护动作后隔离故障的物理基础；
轨旁衔接分段：正线与出入线、车辆段、停车场之间的段界电分段，以及库内各股道的分束分段，见车辆段与停车场接触网。

工作原理

正常双边供电方式下，一个供电分区由相邻两座牵引变电所同时馈电，电分段位于分区边界，两侧分属不同电源。当列车受电弓跨越分段断口时，会短暂出现"断电—复电"的过程：弓离线前取自一侧电源，跨过无电区后接通另一侧，期间车辆依靠惯性滑行，牵引系统封锁，这要求无电区长度满足受电弓（或列车前后弓）不同时短接两个分区的条件，具体长度与受电弓间距、通过速度相关，随工程设计确定。

分段两侧的电压关系由牵引供电电压带决定。按 IEC 60850 的口径，DC 1500 V 系统的最低非持续电压、最低持续电压、标称电压、最高持续电压与最高非持续电压分别为 1000 V、1100 V、1500 V、1800 V 与 1950 V（电压处于 U_min1~U_min2、U_max1~U_max2 之间的持续时间另有短时限制）。再生制动会使本分区网压抬升，极端时接近 U_max1，两侧分区电压差可在分段断口上形成可观的开路电压差，这正是分段绝缘件必须按系统绝缘配合选取的原因，相关机理见再生制动能量回送与再生制动与网压特性。

直流侧不存在交流相位问题，但对双制式或异电压线路（如市域线 AC 25 kV 与 DC 1500 V 过渡、DC 750 V 与 DC 1500 V 过渡）而言，制式过渡段的结构与干线电分相同构：设置一段两端绝缘的中性段，列车断电惰行通过，中性段平时不供电、由两侧隔离开关按需要接入，干线侧的中性段部件体系见分相/中性段绝缘器。

技术参数

参数	典型描述	依据
DC 1500 V 电压带	U_min2/U_min1/U_n/U_max1/U_max2 = 1000/1100/1500/1800/1950 V	IEC 60850
DC 750 V 电压带	标称 750 V，最高持续 900 V、最高非持续 950 V 量级（与 IEC 60850/EN 50163 一致的通行口径）	IEC 60850
无电区长度	应满足受电弓不同时短接相邻供电分区，随弓间距与通过速度设计确定	工程设计原则
分段绝缘件绝缘水平	按系统绝缘配合选取，兼顾再生制动网压抬升与污秽工况	GB/T 10411 语境
联络隔离开关状态	正常分闸，越区供电或检修倒闸时按操作令合闸	运营通行制度

常见型号

按断口器件：GFRP 滑道式分段绝缘器（刚性悬挂主流，重量轻、便于整组更换）、整体式柔性分段绝缘器（带消弧角或消弧装置，用于地面柔性区段）、绝缘锚段关节（无独立器件、可靠性高但占用锚段长度）；
按分段功能：电源侧分段（变电所出口，配合馈线断路器）、分区联络分段（配联络隔离开关，支持越区供电）、段界分段（正线与基地分界）、库线分束分段（一库一线一闸）；
按中性段控制方式（异电压/异制式线路）：断口常开式（列车惰行通过，中性段不供电）与带旁路隔离开关的中性段（需要时由调度合闸供电），干线侧布置经验见过分相（通过方式）。

执行标准

GB/T 10411《城市轨道交通直流牵引供电系统》：系统电压等级、供电分区与保护配合的总体依据；
GB 50157-2013《地铁设计规范》：供电分区划分、接触网分段位置等系统设计要求（列表外标准，仅列号）；
IEC 60850 Railway applications — Supply voltages of traction systems：牵引供电电压带与持续时间定义（列表外标准，仅列号）；
EN 50122-1：电气安全、接地与回流的防护框架，分段布置需满足其可接触电位与隔离要求；
干线交流侧分段与分相部件的产品标准对照：TB/T 3036 接触网用分段绝缘器（交流语境，直流工程参照其试验方法时须注意适用范围）。

安装与施工

分段绝缘器安装是城轨接触网施工的关键工序：以两侧汇流排（或接触线）为基准调整，保证滑道面与轨面平行、顺坡平滑，受电弓通过无冲击、无卡滞，工艺要点见分段绝缘器安装；
刚性悬挂分段两端汇流排断口间距按器件安装图控制，连接螺栓力矩与绝缘件清洁度逐项检查；
绝缘锚段关节分段需控制两支悬挂的转换间距与高差，防止弓头同时接触两支造成瞬间短接；
联络隔离开关安装后进行分合闸试验、回路电阻测量与远程信号核对；
送电前对每个供电分区进行绝缘测试，确认分段断口两侧绝缘隔离有效，流程见冷滑试验与送电验收。

验收要求

分段功能项：逐处确认电分段两侧电气隔离（断口两端电压互不连通），分段绝缘件无裂纹、爬电距离满足设计；
机械项：分段绝缘器中心线与线路中心一致，滑道顺坡，模拟受电弓通过试验无卡阻；绝缘锚段关节转换平顺；
开关项：联络隔离开关分合闸到位、操作机构与监控信号一致；
保护项：馈线保护与分段配合的逻辑传动试验正确（联跳、重合、越区倒闸预案）；
试验项：热滑通过分段断口时无异常燃弧集中、车辆牵引封锁与恢复正常，受流质量评价方法可参照 IEC 62486 弓网相互作用准则。

运维与检测

例行巡视重点关注分段绝缘器：绝缘件污秽与损伤、滑道磨耗、连接螺栓状态，磨耗管理方法见接触线磨耗限值与测量与异常磨耗；
分段绝缘器是直流牵引网故障的多发点之一（击穿、拉弧、滑道破损），类型化缺陷可对照线索烧损与弓网电弧理解；
结合停电检修对分段两侧进行绝缘电阻抽测，污秽季节加密，污秽等级管理见污秽等级；
越区供电演练：定期验证联络隔离开关的操作路径与保护配合，保证分区故障时不扩大停电范围，应急组织见接触网故障应急处置。

常见故障与案例

分段绝缘器击穿：绝缘件表面积污受潮或内部缺陷导致两侧短接，相邻供电分区经断口连为一体，保护动作扩大停电范围，处置与检修要求见分段绝缘器安装的反向校核；
分段处燃弧与滑道烧损：列车带载通过无电区时断口拉弧，滑道与引弧装置烧蚀，机理与弓网电弧同源，严重时发展为打弓，可对照打弓剐弓现场处置组织抢修；
误操作导致断口失效：越区隔离开关误合闸使两个分区并列，改变保护范围；防范依赖操作票与闭锁管理；
锚段关节分段间隙异常：温度变化或调整失当使转换柱处两支悬挂间距缩小，弓头同时接触造成瞬间短路，动态行为分析见动态包络线。