綜合接地系統(tǒng)在牽引供電系統(tǒng)中的應用

龍浩暢 中國通號（長沙）軌道交通控制技術有限公司

綜合接地系統(tǒng)在牽引供電系統(tǒng)中的應用

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從高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的特點出發(fā)，結合牽引供電工程的實際情況對綜合接地系統(tǒng)實現(xiàn)進行論述，整理歸納施工中容易出現(xiàn)的問題，以期對綜合接地的施工有一定的參考價值。

高速鐵路；牽引供電系統(tǒng)；綜合接地

鐵路綜合接地系統(tǒng)主要為了克服牽引供電系統(tǒng)大電流引起的一系列影響而設置的泄流均壓中和安全保護裝置系統(tǒng)。隨著高速鐵路的快速發(fā)展，綜合接地系統(tǒng)的理論原則及施工方式需要在實踐中不斷探索、驗證。本文通過對現(xiàn)有的高速鐵路綜合接地系統(tǒng)的描述，特別是與高鐵牽引供電系統(tǒng)中的結合進行論述，達到提高對高速鐵路綜合接地系統(tǒng)的認知的目的，以期為綜合接地的施工提供一定的參考價值。

1 鐵路綜合接地系統(tǒng)概述

1.1 普速鐵路牽引供電系統(tǒng)回流方式的特點及接地方式

普速電氣化鐵路回流回路一般為變電所—饋電線—接觸線—受電弓—機車輪對—鋼軌—回流裝置等基本方式，其特點為：

（1）單相供電。鋼軌是保證機車正常取流（回流）的主要部件，只要電力機車正常使用，就必須保證鋼軌良好導流。

（2）機車采用滑動式接觸取流，受電弓離線率較高。

（3）電力機車硅整流裝置，對牽引供電系統(tǒng)產(chǎn)生高次諧波，對鐵路沿線弱電設備的影響大。

（4）機車負荷不穩(wěn)定。

（5）自然環(huán)境引起的閃絡及設備故障接地較多，產(chǎn)生千安以上的大電流。

如此復雜的電流回路對周邊的其他設備，特別是通信、信號系統(tǒng)和人身安全產(chǎn)生了較大的威脅。為保證安全，普速電氣化鐵路采用各專業(yè)、各種設備單獨設置接地極的接地方式。

1.2 高速鐵路牽引供電系統(tǒng)回流的特點及綜合接地系統(tǒng)

高鐵信號、通信和信息系統(tǒng)設備集成化高，屬于精密電子儀器，對外界的干擾反應更加敏感。

牽引電流增大，通過鋼軌引至牽引變電所的回流電流也隨之增大，對鐵路沿線的設備、設施產(chǎn)生影響，特別是對使用鋼軌進行信號傳輸?shù)男盘栐O備產(chǎn)生了很大的影響。

高速鐵路均為全封閉線路，且橋隧眾多，導致鋼軌對地電阻較高，牽引負荷電流及故障短路電流對沿線相關設備和人身安全更易造成影響。

牽引變電所之間的距離較遠，回流距離長，靜電堆積效應更明顯。

為保證高速鐵路人身、設備、運營安全，高鐵提出了綜合接地系統(tǒng)的概念，即將所有專業(yè)的接地連為整體。

1.3 綜合接地系統(tǒng)概述

綜合接地系統(tǒng)就是將高鐵沿線各子系統(tǒng)接地的裝置通過貫通地線連成一體的接地系統(tǒng)，兼有泄流和均壓作用的網(wǎng)狀接地裝置。

1.4 綜合接地系統(tǒng)的優(yōu)勢

鐵路綜合接地充分利用鐵路沿線各類設備設施接地裝置，形成系統(tǒng)，可有效減低軌道電位，保證人身和設備安全。

對于場坪面積條件有限或石質山區(qū)、戈壁及沙漠等高土壤電阻率地區(qū)，采用綜合接地優(yōu)勢明顯。

2 綜合接地系統(tǒng)使用的配件

綜合接地系統(tǒng)主要器材包括貫通地線、接地端子、接地連接導線、C形連接器、L形連接器、防水防腐自粘膠帶等組成。

（1）貫通地線。貫通地線使用帶有外絕緣的軟銅絞線，一般規(guī)格為35 mm2和70 mm2。

（2）接地端子。接地端子分為路基用接地端子及母排、橋隧用接地端子及母排、無砟軌道用接地端子等，主要用于預留接地位置。

（3）不銹鋼連接線。不銹鋼連接線采用不同長度的截面為200 mm2不銹鋼絞線壓接而成，并帶配套的不銹鋼螺栓，用于設備與接地端子的連接。

（4）C型連接器主要用于兩根貫通地線的平行連接，L型連接器主要用于兩根導體的垂直連接。

（5）防水防腐自粘膠帶主要用于對裸露的導體進行覆防水、絕緣、防腐保護 。

3 高鐵牽引供電專業(yè)綜合接地系統(tǒng)實施方案

3.1 高鐵牽引供電專業(yè)綜合接地主要構成

牽引供電專業(yè)綜合接地系統(tǒng)包括以下主要部分：鋼軌、保護線、接地線、吸上線、回流電纜及接地極等部分構成。

3.2 牽引變電專業(yè)的接地系統(tǒng)

變電所的地網(wǎng)，主要是保證短路接地時，接地點的跨步電壓達到安全值以下，確保人身安全。牽引變電所的接地電阻值一般為0.1 Ω以下，分區(qū)所、AT所一般為0.4 Ω以下。根據(jù)不同的地質情況，除一般的接地網(wǎng)外，特殊地區(qū)采用接地模塊、離子接地極等方式，確保接地電阻值達以下要求。

集中接地箱，作為所亭內(nèi)接地的集中回歸點，應確保工作狀態(tài)良好，內(nèi)部的加熱除濕裝置、電流互感器等完整，集中接地箱體的本身接地良好。牽引變壓器的中性線，自用變壓器的中性線、接地網(wǎng)的引回線、鋼軌回流的N線、綜合接地線的引出線等，需按要求，連接在相應的位置上，不得接錯。

各類地線與集中接地箱連接時，應使用接線鼻子進行，保證壓接力達標，銅質線鼻子，必需掛錫，并保證連接螺栓的緊固力矩符合要求，確保接觸良好，取流正常。

所有的盤柜外殼、操作機構的外殼、變壓器外殼、鐵芯、電纜金屬鎧裝、金屬電纜支架、設備底座、鋼制支柱等必須接地，對設備安裝用的支柱采用雙接地。接地線采用絕緣護套的軟銅絞線，采用栓接方式，壓接線鼻子的外露部分，必須進行防腐絕緣處理，截面積不小于15mm2。

牽引變壓器的中性線與最近的空扼流線圈連接；牽引變壓器鐵芯，所用變，綜合接地線分上下行，與最靠近的接地端子連結，如沒有相應的接地端子，則采用L型連接器，與貫通地線進行“T”接。避雷器、變電所的壓互就近與接地網(wǎng)連結。流互地線回集中接地箱相對應的位置。為保證人身安全，所有的裸銅絞線外露部分必須進行絕緣防腐處理，并使用PVC等絕緣護套管進行防護。

接地網(wǎng)的敷設，必須按照設計要求位置、間距、埋深等參數(shù)進行，特別是環(huán)繞變電所圍墻外圍的那一圈環(huán)網(wǎng)，非常重要，施工中，要保證距離圍墻的間距，與圍墻內(nèi)部接地網(wǎng)縱橫向的焊接質量，注意盡量保證呈環(huán)狀，使其具有良好的均壓作用。

由于接地網(wǎng)需要做成網(wǎng)狀，并且縱橫交叉處，一般都需要進行焊接，以保證最好的接地效果。接地線一般采用軟銅絞線，而與設備、構建等連接時，基本都是采用扁鋼。焊接一般采用熱熔焊。

變電所的房屋本體及安裝的避雷帶，防災信息房間的法拉第籠，通信房間的接地，均不少于兩處與變電所的接地網(wǎng)進行連接。

為保證變電所自用變的運行安全，為所內(nèi)提供穩(wěn)定的電壓，要求自用變的中性線、變壓器的外殼互聯(lián)，并同時接地。在配電盤內(nèi)部等多處使零線接地，確保零點不漂移。

N線與扼流變壓器相連接，并將回流線引入牽引變電所、回流電纜（線）的截面積應滿足另一回電纜（線）故障情況下最大載流量需要。

3.3 接觸網(wǎng)專業(yè)的接地系統(tǒng)

CPW線作為接觸網(wǎng)綜合接地系統(tǒng)的主要設備，是每隔一段距離，將接觸網(wǎng)的保護線與鋼軌連接，將大部分軌回流通過保護線回流，有效的減低了鋼軌電位。

CPW線一般連接在空扼流的中性點上，空扼流與鋼軌通過鋼軌連接線相連，由信號專業(yè)實施。

空扼流的位置由信號專業(yè)提供，盡量靠近牽引變電所、分區(qū)所及AT所附近設置，所亭之間CPW線平均按3 km左右一處布置。

接觸網(wǎng)設備，主要是隔離開關和避雷器，避雷器的工作接地必須接在PW線上，而保護接地接在綜合接地端子。隔離開關實行雙保護接地，一根接PW線，一根接綜合接地端子。部分線路設備接地仍需單獨設置接地極。隔離開關的操作機構外殼，必須和變電所一樣，與地有效連接，防止感應電造成人身傷害。

對于后置的槽道的接地問題：由于種種原因，隧道中需要后置部分槽道，對此，需要使用70 mm2以上鋁絞線，從后置的槽道連接到最近的既有槽道，對大范圍空缺預制槽道的處所，需要將后置槽道連通，每500 m，從拱頂沿側面引至綜合接地端子上。對后置的附加線槽道以及中心錨結、下錨槽道均如此處理。確保接觸網(wǎng)相關構件接地良好。

隧道拱頂固定CPW線，應使用化學錨栓或機械錨栓，通過地線卡子固定，錨栓間距在頂面一般為1 000 mm，側面為2 500 mm。使用和導線外徑規(guī)格匹配的地線卡子，確保安裝牢固。

高壓電纜原則上不允許兩端接地，防止回流通過電纜屏蔽層造成發(fā)熱，對電纜造成損傷，長度大于500 m的高壓電纜中間必須接地時，需通過護層保護器進行。

3.4 存在的問題及處置建議

（1）綜合接地系統(tǒng)。各專業(yè)各自施工，綜合貫通地線由信號專業(yè)施工，接觸網(wǎng)、變電專業(yè)的設計中無具體的施工詳圖，導致標準不統(tǒng)一。

（2）接觸網(wǎng)設備雙接地。由于不允許接在同一端子上，而兩個段子距離太大，浪費材料，由于短路電流不能及時進入貫通地線，短路電流的存在會對通信信號等弱電設備造成一定的影響，在設計中，需要接地端子的明確位置后，由站前單位在施工中就近預埋。

（3）橋梁上后置接觸網(wǎng)基礎的接地問題。由于原來的接觸網(wǎng)基礎鋼筋與縱向或橫向接地鋼筋進行連接，后置的基礎螺桿需要與貫通地線的接線端子進行連接。雖然由于非絕緣的PW線的存在，支柱不會存在危險電壓，但為了保證綜合接地系統(tǒng)的完整性，需要連接。

責任編輯：許耀元

來稿日期：2016-08-19