鐵路牽引變電所接地網故障原因及對策

金志麗

中國鐵建電氣化局集團北方工程有限公司 山西太原 030000

鐵路牽引變電所之中接地網故障發生的主要原因包括設計的不合理、施工質量較低、電流過大或土壤被腐蝕等。如果接地系統出現了短路故障，不僅會影響到鐵路交通的正常運行，也很可能威脅到相關人員的人身安全，如果問題十分嚴重，就會對絕緣設備造成損壞，進而讓事故的范圍進一步蔓延開去。

1 鐵路牽引變電所接地網故障的原因解析

在某鐵路牽引變電所之中，工作人員在對設備進行日常維護時發現，一臺備用的主變壓器的底部外殼上出現了螺栓放電的痕跡，當發現問題的時候，這個部位的溫度就已經達到80 攝氏度以上，在檢驗之中發現，這個主變壓器的接地導體電流已經達到了150安，在其端子箱電纜保護管之中的電流已經達到300 安以上，最高溫度已經超過了100 攝氏度。經仔細檢查可知，該變壓器附近的電纜溝之中，接地扁鋼很多部位都出現了發熱現象，其中的電流也都超過了100 安，地網之中很多部位也出現了嚴重的腐蝕現象[1]。下面就對其故障的原因進行分析：

1.1 接地網結構出現問題

在該變電所內，所有引入到集中回流箱里面的回流都集中在一根管線上，并通過并聯的形式進行連接，所以全部的地回流都通過地網導線在接地箱之中匯集。這種不合理的設計方案對接地網之中的電流造成影響，進而在接地網之中出現了局部電流過大的情況。

1.2 接地網遭到腐蝕

在接地網的腐蝕之中，主要的原因有兩個，第一是電腐蝕，第二是化學腐蝕。因為這個變電所之中的接地網里面有著長期的回流存在，所以電腐蝕的問題非常嚴重，隨著電腐蝕的不斷加劇，接地網之中的電阻也會不斷增加，最終導致電阻超出標準的情況出現，進而讓接地網正常的使用壽命受到嚴重的不利影響。同時，由于這個牽引變電所是在原有農田的基礎上建設起來的，所以在地表之下積聚了很多的化肥、農藥等物質，所以在這部分土壤里面就形成了強腐蝕性，進而對接地網造成十分嚴重的腐蝕情況[2]。

1.3 接地網的材質方面存在問題

在這一變電所之內，接地網應用的是橫截面積為185 平方厘米的銅包鋼導線，相比較純銅而言，銅包鋼在導流性能方面存在明顯的不足，而且抗腐蝕性能也比較差。所以，將這樣的材質作為接地網，在電流和土壤的長時間腐蝕作用之下，就很容易出現斷股或者散股的情況，氧化腐蝕的速度也會明顯加快，如果通過導線的電流很大，所以比較脆弱的位置就會燒毀，這樣就會引起接地網的故障。

1.4 牽引回流系統的設計不夠合理

在這一牽引變電所之中有著很多的專用線路，但是一些專用線路卻并未進行回流線的架設，所以大量的牽引電流都需要通過接地網回流到變電所，這樣的情況就顯著加大了變電所之中的回流電流。通常情況下，在牽引變電所之中，地回流和軌道回流之間的比例應該在1：3 或1：2，但是在該變電所之中，地回流和軌道回流的數量基本相等，而且地回流的最大流量已經達到了1000 安以上。因為185 毫米的銅絞線在常溫條件下（25 攝氏度）的載流量是645 安，按照這樣的標準來看，此時的接地網電流已經明顯超標，所以才會發生故障。

2 控制鐵路牽引變電所接地網故障發生的對策

2.1 對接地網進行補強

因為整體改進需要很長的時間，所以在對牽引變電站的接地網故障進行改進過程中，可以先對出現故障的位置進行改進。在改進過程中，可以通過新增地極的方法，用純銅的接地導線來接通斷電，進而起到臨時恢復的作用，讓引入到回流箱之中的導線數量增加。這樣就可以有效降低接地網的發熱情況和電流過大的情況，讓接地網故障得以有效緩解，這樣才可以維護鐵路交通運行的穩定性和可靠性，并保障變電所的運行安全[3]。

2.2 施工工藝的科學應用

在進行銅接地的連接過程中，有著很多的連接方式，因此，在實際的工作過程中，相關單位應該對實際的情況和需求做到全面考慮，進而實現對連接方法的合理選擇。通過對該變電所實際情況的考慮，在本次改進施工之中，可以選擇放熱焊接的方法進行連接。這種連接方法是借助于氧化銅和鋁之間的熱化學反應而生成氧化鋁和高溫的業態銅，然后借助于放熱反應過程中釋放出的高溫來進行電氣焊接。焊接過程中，每個焊接點只需要焊接幾秒鐘，就可以在銅接地極的端部就可以被融化掉，然后產生一種永遠不會被破壞的分子合成物。在完成焊接之后，接地極的導體和焊接點之間就會形成一個整體，進而有效滿足變電所之中的地極導電需求。

2.3 接地極材質的合理選擇

在進行改進的時候，為了有效提升導線的抗腐蝕性，電力企業應該選擇純銅的材質來作為接地網的電極。根據相關的研究顯示，純銅材質有著很高的抗腐蝕性能，其腐蝕的速度會比橫截面相同的鋼材質低出十倍到五十倍。同時，在氧化作用之下，純銅的表面也會生成具有保護作用的氧化物，進而有效避免接地極遭到進一步的腐蝕。所以，將純銅用作變電所的接地極，不僅可以有效降低接地網故障的發生幾率，同時也可以進一步延長接地網的使用壽命。

2.4 對牽引系統的回流加以改進

第一，可以在臨近回流箱的位置適當多設置一些垂直的接地極；其二，可以將引入到集中回流箱之中的導線連接到接地網的不同節點上，這樣就可以避免大量的電流通過同一個位置被引入到集中回流箱之中；其三，可以適當將地回流減少，將軌道回流增加，這樣就可以讓接地網負擔得以有效降低，進而降低接地網故障發生的幾率。

3 結語

總之，在鐵路牽引變電所之中，如果接地網發生故障，不僅會對鐵路交通的正常運行造成一定的不利影響，同時也會為變電所帶來很大的安全隱患。所以，在對牽引變電所進行日常維護的過程中，工作人員一定要全面了解接地網故障產生的原因，并通過科學合理的對策來解決這些問題，保障牽引變電所的正常運行，提升變電所的安全性。