接地电气化铁路牵引变电所接地网敷设接地不足

摘 要：牵引变电所的接地系统是维持电器设备正常运行、保障人身与设备安全、防止雷电与静电危害的一种措施，，接地系统好坏的主要标准之一，就是接地电阻值大小。本文从牵引变电所接地网的设计原则、装置材料选择、接地网的布置、降低接地电阻的方法、防止设备二次反击烧损等几个方面对敷设接地问题进行描述。
关键词：牵引变电所；接地系统；分析
：A

1 接地设计原则

1.1 常规铁路牵引变电所

变电所发生接地故障的时候，会有强大的单相短路电流从接地点进入地中，因此可能会产生很高的接地电压。根据实践经验，继电保护动作最高允许接地电压为2000V，因此接地电阻要满足：Rj≤2000/lj，Rj是接地装置的接地电阻Ω，lj是计算用的流经接地装置的入地短路电流，当lj≥4000A时，可以得到Rj≤0.5Ω.常规铁路牵引变电所接地设计中，接地电阻要按≤0.5Ω设计。

1.2 客运专线牵引变电所

客运专线的突出特点是车速高、密度大、列车功率大，因此，客运专线牵引变电所短路电流很高，牵引变电所高压侧短路电流为31.5-40kA，低压侧短路电流为25kA，它是常规电气化铁道的几倍，这种短路电流需要采用常见的变电所独立接地方案已经无法保证人身与设备安全的需要，客运专线牵引负荷电流接近1000A，其中很大一部分要利用接地系统回流到变电压，这给接地系统带来了困难。因此客运专线线牵扯引变电设置要以水平接地体为主，垂直接地体为辅，还需要纳入综合接地系统。

2 接地装置材料选择

电气化铁路牵引变电所地网装置材料要求有优良的耐腐蚀性能、能持续负载大电流、运行寿命周期长，通常来说，根据施工的难易程度不同与工程投资不同，接地装置材料有时使用铜，有时使用钢，有时使用铜包钢。根据材料技术与经济等方面进行比较，见表1。
铜、铜包钢、钢三种接地材料经济比较：镀锌钢材能提高地网的防腐蚀能力，且成本低、机械强度高，有利于施工，然而，由于地网焊接处由于施工受现场条件的限制，一般无法达到镀锌钢材的理论防腐效果，大概运行18-10年即会出现锈蚀现象。
铜是非常好的导电材料，它有很强的耐腐蚀力，从实践上来看，铜接地网的寿命能可靠运行25-30年，然而它的机械强度低，在进行垂直接地体时，要先进行钻孔，再把接地体插入孔中进行回填土，因此，施工过程比较困难，而且铜材料工程造价高。
铜包钢是双金属复合材料，它有钢的高强度，又有极高的导磁性，又具有铜材料的导电性与耐腐蚀性，然而，当铀包钢的表面铜层>0.25毫米时，钢芯载流太小，只是受力体。包钢施工方便，造价在镀锌钢材与铜之间。
在施工时，要根据实际情况选择接地材料。

3 接地网的布置

牵引变电所的接地装置，过去是水平接地极为主，外缘闭合，内部敷设一些均压导体的接地网，通常各均压导体按间距布置，由于端部效应与邻近效应，各均压导体之间散流很不均匀，边缘部份接地网的导体散流为中心部分的3-4倍，地网边缘部分电场强度比中心部分高，电位梯度大，整个地网的电位分布不均匀的程度随面积的增大和网孔的增多而加大，因此，要根据导体散流的实际情况，采用不等间距布置均压导体，以中部间距大，边缘间距小，减少电位梯度分布不均匀的状况。
因为导体之间的屏蔽作用，接地网内不需要增加垂直接地体，为了让冲击电流扩散效果增强，垂直接地体一般只在变压器、避雷针、避雷器下面安装，降阻的垂直接地体装在接地网外缘，而且垂直接地体的距离要大于垂直接地体长度的两倍。

4 降低接地电阻

接地装置一直长期在地下运行，它要受到水位与水土环境的影响，如果敷设的环境非常恶劣，那么它将面临化学腐蚀与电化学腐蚀的双重腐蚀，因此，要设计接地装置时要考虑当地的土壤电阻率，在土壤电阻率高、面积小的地方进行接地设计，要达到降低电阻的效果，可以在调计与施工的时候增加地体的尺寸，深埋接地极、人工改变土壤环境、采用降阻剂、敷设外引接地体、适当提高接地电阻等等方法，这些都需要根据施工的情况、工程造价再设计接地方案。

5 防止二次设备反击烧损

要避免二次设备反击烧损，可以使用以下的方法：
（1）提高开关设备的绝缘泄漏距离与带电体对地距离，减少发生闪络的次数、持续时间、放电电流，避免二次设备承担高电压冲击。
（2）使用屏蔽电缆单点接地方案，这是指屏蔽电缆在一次被控设备处悬空，二次设备端接地，这能有效避免电压反击问题，因为屏蔽电缆是悬空状态，只要升高的电压不能将电缆绝缘击穿，那么升高的电位就不会让室内的二

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次设备受到影响，单点接地需要在控制室二次设备进行接地，它要求被控设备的接地电阻变小，防止电压反击烧损。
（3）将电气化铁路牵引变电所纳入综合系统，电气化铁路牵引变电综合接地系统以贯通地线、钢轨、接触网回流线为结构，通过横向连接线接进沿线的金属体构成的立体接地网络内，沿线的牵引变电所地网、信号设备地网、接触网回流线、接触网支柱、站台地网、建筑物地网、铁路电力设备接地等都与综合地线进行连接，它通过等效让接地电阻变小。
参考文献
电气化铁道施工手册.牵引变电所[M].北京：中国铁道出版社，2000.
电气化铁道供变电工程[M].北京：中国铁道出版社，1983.
[3]高电压技术[M].电力工业出版社，1981.
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