城軌交通接地方式分析

吳開起

摘要：隨著現代科學技術的飛速發展，鐵路和軌道交通信號電子化設備的應用大幅增加，先進的設備在雷雨季節能否安全穩定地運行，是目前需要研究的一個新課題。城市軌道交通工程有多種接地類型，按用電設備類型可分為電氣設備（強電）接地、機電設備接地、信息技術設備（弱電）接地三類。其中信息技術設備接地分為系統接地、保護接地、防雷接地、功能接地等。

關鍵詞：城軌交通;配電變壓器;勵磁涌流特性;保護配合曲線

引言

隨著信息技術設備在城市軌道交通的廣泛應用，在有限空間內各系統設備之間存在電磁騷擾而導致電子元件誤動作、信息技術設備損壞等問題。

1接地網

IECTC64標準禁止某個電氣裝置單獨接地，其原因是單獨接地方式將引起各設備、構件之間的電位差，導致電擊事故或設備損壞。因此，單獨接地不能保證用電安全。城市軌道交通車站空間狹小，場地有限，如果不同的系統各自獨立接地，不但受場地、空間的限制難以實施，而且不同的地電位會帶來電位差，存在安全隱患，不同接地系統的導體間耦合也會引起相互騷擾。近年來，為避免雜散電流對隧道、車站內金屬構件的腐蝕，在城市軌道交通線路的接地型式通常采用強、弱電共用人工接地系統，即在車站結構底板下采用銅材設置人工接地網，與接地引出線、接地干線、接地母排等接地裝置以及強、弱電系統金屬管線等形成綜合接地系統。

2接地型式

城市軌道交通車站內有通信、信號、自動售檢票、火災自動報警、綜合監控、環境與設備監控、乘客信息、門禁等多種信息技術設備，且分布在站廳、站臺等不同區域內，必須對這些系統的設備進行等電位聯結方式的接地。

2.1多網狀聯結星形網絡

城市軌道交通中各系統用電設備眾多，一般情況下供配電系統、機電設備系統、信息技術系統的線路、設備間距無法滿足防止電磁騷擾的要求，可能會對信號、通信的傳輸造成影響。另外，牽引供電系統的雜散電流、機電設備系統的諧波電流等也會引起信息技術設備間參考電位不同，對車站信息技術設備運行造成騷擾。以低壓配電箱的保護線（PE線）母排作為參考電位點，并從低壓配電箱的PE母排放射式地引出PE線至信息技術設備，低壓配電箱的PE母排通過通信、信號等設備房內的接地端子排接入車站綜合接地網。此時，PE線既作為保護接地線同時兼作信息技術設備的信號接地線。這種多網狀聯結星形網絡設計實施簡單易行，可以避免部分電磁騷擾。

2.2共用的網狀聯結星形網絡

對于新建項目，通信、信號等信息技術設備房內均應采用共用的網狀聯結星形網絡的接地方式，這種接地方式又分為水平和垂直的等電位聯結接地方式。水平等電位聯結是將信息技術設備金屬外殼用盡量短直的PE線聯結到設備房內靜電架空地板下的銅質網格上，實現低阻抗的信號接地。銅質網格與低壓配電箱內的PE母排聯結。垂直等電位聯結是將車站結構柱、結構墻體內的主鋼筋聯結，利用土建結構的主鋼筋形成“法拉第籠”，同時，與進出設備房內的金屬管、金屬線槽等金屬管線聯結，并通過通信、信號等系統設備房內的接地母排聯結，從而形成多個并聯通路，為信息技術設備的信號接地提供高頻條件下低阻抗通路，使站廳、站臺等各層、各區域同一系統的信息技術設備獲得均衡的地電位。共用的網狀聯結星形網絡等電位聯結接地方式可以消除大部分的電磁騷擾，適用于裝有重要用途的信息技術設備房。在土建結構設計時，需在通信、信號等信息技術設備房間內就近預埋與車站結構主鋼筋相聯結的鋼板。

2.3構建多層結構的建筑物等電位聯結網絡

對于多層車站、控制中心、車輛基地綜合樓等多層結構，且有大量機電設備和信息技術設備的建筑，應構建建筑物等電位聯結網絡。多層結構的等電位聯結網絡可以均衡各層、各系統之間的電壓，有效消除電位差。

3高架車站雷電電磁脈沖防護

高架車站為地面建筑，站內有大量的信息技術設備，無論是直擊雷防護還是雷電電磁脈沖防護都極其重要。高架車站位于地面以上20～30m，比地下車站更容易遭受雷電波侵入。高架車站按第二類建筑物考慮，首次正極性雷擊的雷電流幅值為150kA，波形為10/350μ/s。

結束語

信息技術設備特點是絕緣強度低、過電流過電壓耐受能力差、對電磁騷擾敏感。弱電系統是維系城市軌道交通正常運營的中樞神經，一旦遭受電磁騷擾，將危及線路的正常運營，甚至造成重大的人員傷亡和巨大的經濟損失。多年以來，由于顧慮牽引供電系統的雜散電流對隧道、車站、橋梁等建筑物的土建結構影響，城軌交通信息設備接地并未利用結構主鋼筋形成共用的網狀聯結星形網絡并構建多層等電位聯結網絡。經測試證明，城市軌道交通利用結構鋼筋作為自然接地體，完全符合強、弱電設備接地要求。與只接人工接地網相比，以利用結構主鋼筋的等電位聯結系統作為“地”能獲得更好的各設備系統之間的等電位效果，既能有效泄放故障電流、雷擊電流和靜電荷，又能獲得各系統的電壓均衡，提高抗電磁騷擾能力。

參考文獻

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