電氣化鐵路牽引變電所接地網(wǎng)敷設(shè)接地問(wèn)題探討

摘 要：牽引變電所的接地系統(tǒng)是維持電器設(shè)備正常運(yùn)行、保障人身與設(shè)備安全、防止雷電與靜電危害的一種措施，，接地系統(tǒng)好壞的主要標(biāo)準(zhǔn)之一，就是接地電阻值大小。本文從牽引變電所接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)原則、裝置材料選擇、接地網(wǎng)的布置、降低接地電阻的方法、防止設(shè)備二次反擊燒損等幾個(gè)方面對(duì)敷設(shè)接地問(wèn)題進(jìn)行描述。

關(guān)鍵詞：牽引變電所；接地系統(tǒng)；分析

中圖分類(lèi)號(hào)：F40 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 接地設(shè)計(jì)原則

1.1 常規(guī)鐵路牽引變電所

變電所發(fā)生接地故障的時(shí)候，會(huì)有強(qiáng)大的單相短路電流從接地點(diǎn)進(jìn)入地中，因此可能會(huì)產(chǎn)生很高的接地電壓。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，繼電保護(hù)動(dòng)作最高允許接地電壓為2000V，因此接地電阻要滿(mǎn)足：Rj≤2000/lj，Rj是接地裝置的接地電阻Ω，lj是計(jì)算用的流經(jīng)接地裝置的入地短路電流，當(dāng)lj≥4000A時(shí)，可以得到Rj≤0.5Ω.常規(guī)鐵路牽引變電所接地設(shè)計(jì)中，接地電阻要按≤0.5Ω設(shè)計(jì)。

1.2 客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)牽引變電所

客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)的突出特點(diǎn)是車(chē)速高、密度大、列車(chē)功率大，因此，客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)牽引變電所短路電流很高，牽引變電所高壓側(cè)短路電流為31.5-40kA，低壓側(cè)短路電流為25kA，它是常規(guī)電氣化鐵道的幾倍，這種短路電流需要采用常見(jiàn)的變電所獨(dú)立接地方案已經(jīng)無(wú)法保證人身與設(shè)備安全的需要，客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)牽引負(fù)荷電流接近1000A，其中很大一部分要利用接地系統(tǒng)回流到變電壓，這給接地系統(tǒng)帶來(lái)了困難。因此客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)線(xiàn)牽扯引變電設(shè)置要以水平接地體為主，垂直接地體為輔，還需要納入綜合接地系統(tǒng)。

2 接地裝置材料選擇

電氣化鐵路牽引變電所地網(wǎng)裝置材料要求有優(yōu)良的耐腐蝕性能、能持續(xù)負(fù)載大電流、運(yùn)行壽命周期長(zhǎng)，通常來(lái)說(shuō)，根據(jù)施工的難易程度不同與工程投資不同，接地裝置材料有時(shí)使用銅，有時(shí)使用鋼，有時(shí)使用銅包鋼。根據(jù)材料技術(shù)與經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行比較，見(jiàn)表1。

銅、銅包鋼、鋼三種接地材料經(jīng)濟(jì)比較：鍍鋅鋼材能提高地網(wǎng)的防腐蝕能力，且成本低、機(jī)械強(qiáng)度高，有利于施工，然而，由于地網(wǎng)焊接處由于施工受現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，一般無(wú)法達(dá)到鍍鋅鋼材的理論防腐效果，大概運(yùn)行18-10年即會(huì)出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。

銅是非常好的導(dǎo)電材料，它有很強(qiáng)的耐腐蝕力，從實(shí)踐上來(lái)看，銅接地網(wǎng)的壽命能可靠運(yùn)行25-30年，然而它的機(jī)械強(qiáng)度低，在進(jìn)行垂直接地體時(shí)，要先進(jìn)行鉆孔，再把接地體插入孔中進(jìn)行回填土，因此，施工過(guò)程比較困難，而且銅材料工程造價(jià)高。

銅包鋼是雙金屬?gòu)?fù)合材料，它有鋼的高強(qiáng)度，又有極高的導(dǎo)磁性，又具有銅材料的導(dǎo)電性與耐腐蝕性，然而，當(dāng)鈾包鋼的表面銅層>0.25毫米時(shí)，鋼芯載流太小，只是受力體。包鋼施工方便，造價(jià)在鍍鋅鋼材與銅之間。

在施工時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況選擇接地材料。

3 接地網(wǎng)的布置

牽引變電所的接地裝置，過(guò)去是水平接地極為主，外緣閉合，內(nèi)部敷設(shè)一些均壓導(dǎo)體的接地網(wǎng)，通常各均壓導(dǎo)體按間距布置，由于端部效應(yīng)與鄰近效應(yīng)，各均壓導(dǎo)體之間散流很不均勻，邊緣部份接地網(wǎng)的導(dǎo)體散流為中心部分的3-4倍，地網(wǎng)邊緣部分電場(chǎng)強(qiáng)度比中心部分高，電位梯度大，整個(gè)地網(wǎng)的電位分布不均勻的程度隨面積的增大和網(wǎng)孔的增多而加大，因此，要根據(jù)導(dǎo)體散流的實(shí)際情況，采用不等間距布置均壓導(dǎo)體，以中部間距大，邊緣間距小，減少電位梯度分布不均勻的狀況。

因?yàn)閷?dǎo)體之間的屏蔽作用，接地網(wǎng)內(nèi)不需要增加垂直接地體，為了讓沖擊電流擴(kuò)散效果增強(qiáng)，垂直接地體一般只在變壓器、避雷針、避雷器下面安裝，降阻的垂直接地體裝在接地網(wǎng)外緣，而且垂直接地體的距離要大于垂直接地體長(zhǎng)度的兩倍。

4 降低接地電阻

接地裝置一直長(zhǎng)期在地下運(yùn)行，它要受到水位與水土環(huán)境的影響，如果敷設(shè)的環(huán)境非常惡劣，那么它將面臨化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的雙重腐蝕，因此，要設(shè)計(jì)接地裝置時(shí)要考慮當(dāng)?shù)氐耐寥离娮杪剩谕寥离娮杪矢摺⒚娣e小的地方進(jìn)行接地設(shè)計(jì)，要達(dá)到降低電阻的效果，可以在調(diào)計(jì)與施工的時(shí)候增加地體的尺寸，深埋接地極、人工改變土壤環(huán)境、采用降阻劑、敷設(shè)外引接地體、適當(dāng)提高接地電阻等等方法，這些都需要根據(jù)施工的情況、工程造價(jià)再設(shè)計(jì)接地方案。

5 防止二次設(shè)備反擊燒損

要避免二次設(shè)備反擊燒損，可以使用以下的方法：

（1）提高開(kāi)關(guān)設(shè)備的絕緣泄漏距離與帶電體對(duì)地距離，減少發(fā)生閃絡(luò)的次數(shù)、持續(xù)時(shí)間、放電電流，避免二次設(shè)備承擔(dān)高電壓沖擊。

（2）使用屏蔽電纜單點(diǎn)接地方案，這是指屏蔽電纜在一次被控設(shè)備處懸空，二次設(shè)備端接地，這能有效避免電壓反擊問(wèn)題，因?yàn)槠帘坞娎|是懸空狀態(tài)，只要升高的電壓不能將電纜絕緣擊穿，那么升高的電位就不會(huì)讓室內(nèi)的二次設(shè)備受到影響，單點(diǎn)接地需要在控制室二次設(shè)備進(jìn)行接地，它要求被控設(shè)備的接地電阻變小，防止電壓反擊燒損。

（3）將電氣化鐵路牽引變電所納入綜合系統(tǒng)，電氣化鐵路牽引變電綜合接地系統(tǒng)以貫通地線(xiàn)、鋼軌、接觸網(wǎng)回流線(xiàn)為結(jié)構(gòu)，通過(guò)橫向連接線(xiàn)接進(jìn)沿線(xiàn)的金屬體構(gòu)成的立體接地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，沿線(xiàn)的牽引變電所地網(wǎng)、信號(hào)設(shè)備地網(wǎng)、接觸網(wǎng)回流線(xiàn)、接觸網(wǎng)支柱、站臺(tái)地網(wǎng)、建筑物地網(wǎng)、鐵路電力設(shè)備接地等都與綜合地線(xiàn)進(jìn)行連接，它通過(guò)等效讓接地電阻變小。

參考文獻(xiàn)

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