摘要：牽引變電所的接地系統(tǒng)是維持電器設(shè)備正常運行、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)好壞的主要標準之一，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方面對敷設(shè)接地問題進行描述。

　　關(guān)鍵詞：牽引變電所,接地系統(tǒng),分析,機械工程學報

　　1接地設(shè)計原則

　　1.1常規(guī)鐵路牽引變電所

　　變電所發(fā)生接地故障的時候，會有強大的單相短路電流從接地點進入地中，因此可能會產(chǎn)生很高的接地電壓。根據(jù)實踐經(jīng)驗，繼電保護動作最高允許接地電壓為2000V，因此接地電阻要滿足：Rj≤2000/lj，Rj是接地裝置的接地電阻Ω，lj是計算用的流經(jīng)接地裝置的入地短路電流，當lj≥4000A時，可以得到Rj≤0.5Ω.常規(guī)鐵路牽引變電所接地設(shè)計中，接地電阻要按≤0.5Ω設(shè)計。

　　1.2客運專線牽引變電所

　　客運專線的突出特點是車速高、密度大、列車功率大，因此，客運專線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的變電所獨立接地方案已經(jīng)無法保證人身與設(shè)備安全的需要，客運專線牽引負荷電流接近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)帶來了困難。因此客運專線線牽扯引變電設(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)負載大電流、運行壽命周期長，通常來說，根據(jù)施工的難易程度不同與工程投資不同，接地裝置材料有時使用銅，有時使用鋼，有時使用銅包鋼。根據(jù)材料技術(shù)與經(jīng)濟等方面進行比較，見表1。

　　銅、銅包鋼、鋼三種接地材料經(jīng)濟比較：鍍鋅鋼材能提高地網(wǎng)的防腐蝕能力，且成本低、機械強度高，有利于施工，然而，由于地網(wǎng)焊接處由于施工受現(xiàn)場條件的限制，一般無法達到鍍鋅鋼材的理論防腐效果，大概運行18-10年即會出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。

　　銅是非常好的導電材料，它有很強的耐腐蝕力，從實踐上來看，銅接地網(wǎng)的壽命能可靠運行25-30年，然而它的機械強度低，在進行垂直接地體時，要先進行鉆孔，再把接地體插入孔中進行回填土，因此，施工過程比較困難，而且銅材料工程造價高。

　　銅包鋼是雙金屬復合材料，它有鋼的高強度，又有極高的導磁性，又具有銅材料的導電性與耐腐蝕性，然而，當鈾包鋼的表面銅層>0.25毫米時，鋼芯載流太小，只是受力體。包鋼施工方便，造價在鍍鋅鋼材與銅之間。

　　在施工時，要根據(jù)實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，過去是水平接地極為主，外緣閉合，內(nèi)部敷設(shè)一些均壓導體的接地網(wǎng)，通常各均壓導體按間距布置，由于端部效應(yīng)與鄰近效應(yīng)，各均壓導體之間散流很不均勻，邊緣部份接地網(wǎng)的導體散流為中心部分的3-4倍，地網(wǎng)邊緣部分電場強度比中心部分高，電位梯度大，整個地網(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)導體散流的實際情況，采用不等間距布置均壓導體，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。

　　因為導體之間的屏蔽作用，接地網(wǎng)內(nèi)不需要增加垂直接地體，為了讓沖擊電流擴散效果增強，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度的兩倍。

　　4降低接地電阻

　　接地裝置一直長期在地下運行，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，那么它將面臨化學腐蝕與電化學腐蝕的雙重腐蝕，因此，要設(shè)計接地裝置時要考慮當?shù)氐?a href='http://www.jinnzone.com/tura/' target='_blank'>土壤電阻率，在土壤電阻率高、面積小的地方進行接地設(shè)計，要達到降低電阻的效果，可以在調(diào)計與施工的時候增加地體的尺寸，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、工程造價再設(shè)計接地方案。

　　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）提高開關(guān)設(shè)備的絕緣泄漏距離與帶電體對地距離，減少發(fā)生閃絡(luò)的次數(shù)、持續(xù)時間、放電電流，避免二次設(shè)備承擔高電壓沖擊。

　　（2）使用屏蔽電纜單點接地方案，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題，因為屏蔽電纜是懸空狀態(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讓室內(nèi)的二次設(shè)備受到影響，單點接地需要在控制室二次設(shè)備進行接地，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、鋼軌、接觸網(wǎng)回流線為結(jié)構(gòu)，通過橫向連接線接進沿線的金屬體構(gòu)成的立體接地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，沿線的牽引變電所地網(wǎng)、信號設(shè)備地網(wǎng)、接觸網(wǎng)回流線、接觸網(wǎng)支柱、站臺地網(wǎng)、建筑物地網(wǎng)、鐵路電力設(shè)備接地等都與綜合地線進行連接，它通過等效讓接地電阻變小。

　　參考文獻

　　[1]電氣化鐵道施工手冊.牽引變電所[M].北京：中國鐵道出版社，2000.

　　[2]電氣化鐵道供變電工程[M].北京：中國鐵道出版社，1983.

　　[3]高電壓技術(shù)[M].電力工業(yè)出版社，1981.

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