综合接地系统在牵引供电系统中的应用

龙浩畅 中国通号（长沙）轨道交通控制技术有限公司

综合接地系统在牵引供电系统中的应用

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从高速铁路牵引供电系统的特点出发，结合牵引供电工程的实际情况对综合接地系统实现进行论述，整理归纳施工中容易出现的问题，以期对综合接地的施工有一定的参考价值。

高速铁路；牵引供电系统；综合接地

铁路综合接地系统主要为了克服牵引供电系统大电流引起的一系列影响而设置的泄流均压中和安全保护装置系统。随着高速铁路的快速发展，综合接地系统的理论原则及施工方式需要在实践中不断探索、验证。本文通过对现有的高速铁路综合接地系统的描述，特别是与高铁牵引供电系统中的结合进行论述，达到提高对高速铁路综合接地系统的认知的目的，以期为综合接地的施工提供一定的参考价值。

1 铁路综合接地系统概述

1.1 普速铁路牵引供电系统回流方式的特点及接地方式

普速电气化铁路回流回路一般为变电所—馈电线—接触线—受电弓—机车轮对—钢轨—回流装置等基本方式，其特点为：

（1）单相供电。钢轨是保证机车正常取流（回流）的主要部件，只要电力机车正常使用，就必须保证钢轨良好导流。

（2）机车采用滑动式接触取流，受电弓离线率较高。

（3）电力机车硅整流装置，对牵引供电系统产生高次谐波，对铁路沿线弱电设备的影响大。

（4）机车负荷不稳定。

（5）自然环境引起的闪络及设备故障接地较多，产生千安以上的大电流。

如此复杂的电流回路对周边的其他设备，特别是通信、信号系统和人身安全产生了较大的威胁。为保证安全，普速电气化铁路采用各专业、各种设备单独设置接地极的接地方式。

1.2 高速铁路牵引供电系统回流的特点及综合接地系统

高铁信号、通信和信息系统设备集成化高，属于精密电子仪器，对外界的干扰反应更加敏感。

牵引电流增大，通过钢轨引至牵引变电所的回流电流也随之增大，对铁路沿线的设备、设施产生影响，特别是对使用钢轨进行信号传输的信号设备产生了很大的影响。

高速铁路均为全封闭线路，且桥隧众多，导致钢轨对地电阻较高，牵引负荷电流及故障短路电流对沿线相关设备和人身安全更易造成影响。

牵引变电所之间的距离较远，回流距离长，静电堆积效应更明显。

为保证高速铁路人身、设备、运营安全，高铁提出了综合接地系统的概念，即将所有专业的接地连为整体。

1.3 综合接地系统概述

综合接地系统就是将高铁沿线各子系统接地的装置通过贯通地线连成一体的接地系统，兼有泄流和均压作用的网状接地装置。

1.4 综合接地系统的优势

铁路综合接地充分利用铁路沿线各类设备设施接地装置，形成系统，可有效减低轨道电位，保证人身和设备安全。

对于场坪面积条件有限或石质山区、戈壁及沙漠等高土壤电阻率地区，采用综合接地优势明显。

2 综合接地系统使用的配件

综合接地系统主要器材包括贯通地线、接地端子、接地连接导线、C形连接器、L形连接器、防水防腐自粘胶带等组成。

（1）贯通地线。贯通地线使用带有外绝缘的软铜绞线，一般规格为35 mm2和70 mm2。

（2）接地端子。接地端子分为路基用接地端子及母排、桥隧用接地端子及母排、无砟轨道用接地端子等，主要用于预留接地位置。

（3）不锈钢连接线。不锈钢连接线采用不同长度的截面为200 mm2不锈钢绞线压接而成，并带配套的不锈钢螺栓，用于设备与接地端子的连接。

（4）C型连接器主要用于两根贯通地线的平行连接，L型连接器主要用于两根导体的垂直连接。

（5）防水防腐自粘胶带主要用于对裸露的导体进行覆防水、绝缘、防腐保护 。

3 高铁牵引供电专业综合接地系统实施方案

3.1 高铁牵引供电专业综合接地主要构成

牵引供电专业综合接地系统包括以下主要部分：钢轨、保护线、接地线、吸上线、回流电缆及接地极等部分构成。

3.2 牵引变电专业的接地系统

变电所的地网，主要是保证短路接地时，接地点的跨步电压达到安全值以下，确保人身安全。牵引变电所的接地电阻值一般为0.1 Ω以下，分区所、AT所一般为0.4 Ω以下。根据不同的地质情况，除一般的接地网外，特殊地区采用接地模块、离子接地极等方式，确保接地电阻值达以下要求。

集中接地箱，作为所亭内接地的集中回归点，应确保工作状态良好，内部的加热除湿装置、电流互感器等完整，集中接地箱体的本身接地良好。牵引变压器的中性线，自用变压器的中性线、接地网的引回线、钢轨回流的N线、综合接地线的引出线等，需按要求，连接在相应的位置上，不得接错。

各类地线与集中接地箱连接时，应使用接线鼻子进行，保证压接力达标，铜质线鼻子，必需挂锡，并保证连接螺栓的紧固力矩符合要求，确保接触良好，取流正常。

所有的盘柜外壳、操作机构的外壳、变压器外壳、铁芯、电缆金属铠装、金属电缆支架、设备底座、钢制支柱等必须接地，对设备安装用的支柱采用双接地。接地线采用绝缘护套的软铜绞线，采用栓接方式，压接线鼻子的外露部分，必须进行防腐绝缘处理，截面积不小于15mm2。

牵引变压器的中性线与最近的空扼流线圈连接；牵引变压器铁芯，所用变，综合接地线分上下行，与最靠近的接地端子连结，如没有相应的接地端子，则采用L型连接器，与贯通地线进行“T”接。避雷器、变电所的压互就近与接地网连结。流互地线回集中接地箱相对应的位置。为保证人身安全，所有的裸铜绞线外露部分必须进行绝缘防腐处理，并使用PVC等绝缘护套管进行防护。

接地网的敷设，必须按照设计要求位置、间距、埋深等参数进行，特别是环绕变电所围墙外围的那一圈环网，非常重要，施工中，要保证距离围墙的间距，与围墙内部接地网纵横向的焊接质量，注意尽量保证呈环状，使其具有良好的均压作用。

由于接地网需要做成网状，并且纵横交叉处，一般都需要进行焊接，以保证最好的接地效果。接地线一般采用软铜绞线，而与设备、构建等连接时，基本都是采用扁钢。焊接一般采用热熔焊。

变电所的房屋本体及安装的避雷带，防灾信息房间的法拉第笼，通信房间的接地，均不少于两处与变电所的接地网进行连接。

为保证变电所自用变的运行安全，为所内提供稳定的电压，要求自用变的中性线、变压器的外壳互联，并同时接地。在配电盘内部等多处使零线接地，确保零点不漂移。

N线与扼流变压器相连接，并将回流线引入牵引变电所、回流电缆（线）的截面积应满足另一回电缆（线）故障情况下最大载流量需要。

3.3 接触网专业的接地系统

CPW线作为接触网综合接地系统的主要设备，是每隔一段距离，将接触网的保护线与钢轨连接，将大部分轨回流通过保护线回流，有效的减低了钢轨电位。

CPW线一般连接在空扼流的中性点上，空扼流与钢轨通过钢轨连接线相连，由信号专业实施。

空扼流的位置由信号专业提供，尽量靠近牵引变电所、分区所及AT所附近设置，所亭之间CPW线平均按3 km左右一处布置。

接触网设备，主要是隔离开关和避雷器，避雷器的工作接地必须接在PW线上，而保护接地接在综合接地端子。隔离开关实行双保护接地，一根接PW线，一根接综合接地端子。部分线路设备接地仍需单独设置接地极。隔离开关的操作机构外壳，必须和变电所一样，与地有效连接，防止感应电造成人身伤害。

对于后置的槽道的接地问题：由于种种原因，隧道中需要后置部分槽道，对此，需要使用70 mm2以上铝绞线，从后置的槽道连接到最近的既有槽道，对大范围空缺预制槽道的处所，需要将后置槽道连通，每500 m，从拱顶沿侧面引至综合接地端子上。对后置的附加线槽道以及中心锚结、下锚槽道均如此处理。确保接触网相关构件接地良好。

隧道拱顶固定CPW线，应使用化学锚栓或机械锚栓，通过地线卡子固定，锚栓间距在顶面一般为1 000 mm，侧面为2 500 mm。使用和导线外径规格匹配的地线卡子，确保安装牢固。

高压电缆原则上不允许两端接地，防止回流通过电缆屏蔽层造成发热，对电缆造成损伤，长度大于500 m的高压电缆中间必须接地时，需通过护层保护器进行。

3.4 存在的问题及处置建议

（1）综合接地系统。各专业各自施工，综合贯通地线由信号专业施工，接触网、变电专业的设计中无具体的施工详图，导致标准不统一。

（2）接触网设备双接地。由于不允许接在同一端子上，而两个段子距离太大，浪费材料，由于短路电流不能及时进入贯通地线，短路电流的存在会对通信信号等弱电设备造成一定的影响，在设计中，需要接地端子的明确位置后，由站前单位在施工中就近预埋。

（3）桥梁上后置接触网基础的接地问题。由于原来的接触网基础钢筋与纵向或横向接地钢筋进行连接，后置的基础螺杆需要与贯通地线的接线端子进行连接。虽然由于非绝缘的PW线的存在，支柱不会存在危险电压，但为了保证综合接地系统的完整性，需要连接。

责任编辑：许耀元

来稿日期：2016-08-19