高速鐵路綜合接地技術(shù)

1、1,,四川路橋西成客專指揮部2014年8月2日,四川公路橋梁建設(shè)集團公司,高速鐵路綜合接地技術(shù),2,主要內(nèi)容,綜合接地的含義橋梁綜合接地設(shè)置綜合接地測試方法大西鐵路四電說明內(nèi)業(yè)資料說明結(jié)束語,,中國路橋工程責任有限公司,,3,四川公路橋梁建設(shè)集團公司,,1.發(fā)展原因 隨著高速鐵路的發(fā)展,鐵路的牽引負荷隨之增大,而牽引變電所的回流電流也隨之增大。牽引變電所接地系統(tǒng)面臨2個嚴重的問題:第一個問題是回流電流造成地網(wǎng)電位

2、不相等,這種情況一方面會對人身以及設(shè)備的安全造成威脅,另一方面將對保護、測量、信號裝置造成影響,并有可能引發(fā)保護裝置的誤動或拒動。第二個問題是機車運行時起動、制動等操作造成母線電流波動增大,這種波動產(chǎn)生的電磁信號將對變電所中信號與通信回路造成干擾,也將對保護裝置的測量信號造成干擾并影響調(diào)度中心與變電所之間的通訊,而一般的接地系統(tǒng)不能滿足對電磁信號屏蔽的要求。由于傳統(tǒng)接地系統(tǒng)存在這些問題,隨著牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展,這些問題表現(xiàn)得

3、更加嚴重,因此發(fā)展綜合接地系統(tǒng)成為一種必然的趨勢。,一、綜合接地的含義,4,四川公路橋梁建設(shè)集團公司,,2.定義 高速鐵路綜合接地系統(tǒng)就是將鐵路沿線的牽引供電回流系統(tǒng)、電力供電系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、通信及其他電子信息系統(tǒng)、建筑物、道床、站臺、橋梁、隧道、聲屏障等需要接地的裝置通過貫通地線連成一體的接地系統(tǒng)。同時該貫通地線也是牽引回流的一個主要回路，從原理上來說，其實就是一個共用接地系統(tǒng)并通過等電位連接構(gòu)成鐵路的一個等電位體。

4、 綜合接地系統(tǒng)由貫通地線、接地裝置及引接線等構(gòu)成，它以沿線兩側(cè)敷設(shè)的貫通地線為主干，充分利用沿線橋梁、隧道、路基地段構(gòu)筑物設(shè)施內(nèi)的接地裝置作為接地體，形成低阻等電位綜合接地平臺。 距接觸網(wǎng)帶電體5m范圍以內(nèi)的金屬構(gòu)件和需要接地的設(shè)施、設(shè)備應(yīng)接入綜合接地系統(tǒng)；距線路兩側(cè)20m范圍以內(nèi)的鐵路設(shè)備房屋的接地裝置應(yīng)接入綜合接地系統(tǒng)； 不便與鐵路綜合接地系統(tǒng)等電位連接的第三方設(shè)施（路外公共建筑物、公共電力系統(tǒng)、金屬管

5、線等設(shè)施）必須采取可靠的隔離或絕緣等措施；,5,四川公路橋梁建設(shè)集團公司,,3.總體技術(shù)要求1）在綜合接地系統(tǒng)中，建筑物、構(gòu)筑物及設(shè)備在貫通地線接入處的接地電阻不應(yīng)大于1Ω；2）對于綜合接地接入物必須進行單端接入，不能構(gòu)成電流回路，尤其是對于電纜外殼，構(gòu)筑物鋼筋均應(yīng)單端接入，不能形成通路，以免燒損設(shè)備破壞絕緣及對構(gòu)筑物強度產(chǎn)生影響。3）電力、接觸網(wǎng)等強電設(shè)備、設(shè)施接地連接線不得進入通信信號溝槽內(nèi)；4）橋梁、隧道、無砟軌道、接觸網(wǎng)

6、支柱基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)物內(nèi)的接地裝置應(yīng)優(yōu)先利用結(jié)構(gòu)物中的非預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)鋼筋作為自然接地體；當沒有結(jié)構(gòu)鋼筋可以利用時，可增加專用的接地鋼筋；當自然接地體的接地電阻達不到要求時應(yīng)增加人工接地體；為防止對預(yù)應(yīng)力鋼筋的影響，預(yù)應(yīng)力鋼筋不應(yīng)接入綜合接地系統(tǒng)。,6,四川公路橋梁建設(shè)集團公司,,5）接地裝置通過結(jié)構(gòu)物內(nèi)預(yù)埋的接地端子與貫通地線可靠連接。接地端子直接澆筑在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)，表面與結(jié)構(gòu)面平齊。6）構(gòu)筑物內(nèi)兼有接地功能（含連接）的結(jié)構(gòu)鋼筋和專用接地鋼筋

7、應(yīng)滿足：接觸網(wǎng)短路電流不大于25KA時，鋼筋截面不應(yīng)小于120mm2（或直徑不小于14mm）；接觸網(wǎng)短路電流大于25KA時，鋼筋截面不應(yīng)小于200mm2（或直徑不小于16mm）。當構(gòu)筑物內(nèi)兼有接地功能（含連接）的結(jié)構(gòu)鋼筋的截面不滿足要求時，可將相鄰的二根鋼筋并接使用無需改變鋼筋的間距（須總截面滿足上述要求）或局部更換直徑為14mm或16mm的鋼筋。結(jié)構(gòu)物內(nèi)的接地鋼筋之間要求可靠焊接，保證電氣連接。,7,二、橋梁綜合接地設(shè)置,1.接地范圍

8、 橋梁地段貫通地線鋪設(shè)在兩側(cè)的通信信號電纜槽內(nèi)，接地極充分利用橋墩基礎(chǔ)設(shè)置。 橋梁結(jié)構(gòu)的梁部、橋墩臺、承臺、基礎(chǔ)以及接地系統(tǒng)的外部接口和各結(jié)構(gòu)之間的連接均進行接地連接,以形成完善的接地系統(tǒng)并具備良好的接地性能。2.接地設(shè)計原則 首先是鋼筋類型的選擇,接地鋼筋可利用結(jié)構(gòu)本身的普通鋼筋,預(yù)應(yīng)力鋼筋不接入綜合接地系統(tǒng),保證橋梁結(jié)構(gòu)在通過高電壓、電流時結(jié)構(gòu)本身的正常使用功能不受影響并安全傳導(dǎo)電壓、電流通

9、過; 其次是鋼筋的截面確定,鋼筋截面積至少應(yīng)為200mm2(如Φ16 mm鋼筋、50×4 mm扁鋼),以保證具有足夠的載流截面,若采用銅纜作為連接線時要求截面不應(yīng)小于50mm2;再次是鋼筋焊接要求：雙面焊搭接長度不小于55mm；單面搭接焊長度不小于100mm；焊縫厚度不小于4mm；鋼筋間十字交叉時采用直徑16mm的“L”形鋼筋進行焊接，焊接長度同前；最后是接地測試,對接地鋼筋每處連接均應(yīng)進行電阻值測試,確保電氣回路

10、通暢,經(jīng)檢查全部合格后方可澆筑混凝土。,四川公路橋梁建設(shè)集團公司,,8,四川公路橋梁建設(shè)集團公司,,3.接地措施3.1 梁體接地設(shè)置 梁體縱橫向預(yù)留接地鋼筋,并在梁的頂面及底面預(yù)留接地端子(見圖1),以便與需要接地的構(gòu)件及下部結(jié)構(gòu)接地體連接,原則上接地鋼筋利用梁部相應(yīng)位置處的結(jié)構(gòu)鋼筋，具體接地鋼筋設(shè)置型式為：1)每孔箱梁橋面設(shè)置4根Φ16 mm縱向鋼筋：在雙線軌道底座板之間的1/3和2/3處各設(shè)置1根鋼筋,兩側(cè)防撞墻下

11、部各設(shè)置1根鋼筋，并縱向貫通整片梁。軌道底座板間的縱向接地鋼筋距混凝土表面的距離應(yīng)小于100mm。另外根據(jù)箱梁橋面板鋼筋布置,當無單根Φ16 mm縱向鋼筋可供利用時,可采用2根Φ12 mm鋼筋代替1根Φ16 mm鋼筋。（見圖2）2)梁端橋面板設(shè)橫向鋼筋、腹板設(shè)豎向鋼筋與縱向鋼筋焊接形成回路。3)距離橋梁起點側(cè)75cm的防撞墻、信號電纜槽、遮板、梁底分別預(yù)留接地端子與軌道、綜合貫通地線、欄桿或聲屏障、橋墩接地鋼筋連接在一起。接地端子僅

12、在連續(xù)梁中間墩和起點側(cè)設(shè)置。（見圖3）4)橋上接觸網(wǎng)支柱接地，采用直徑16mm的連接鋼筋與支柱預(yù)埋鋼板和梁部縱向接地鋼筋連接。（見圖4）5)連續(xù)梁的接地布置形式和要求與簡支箱梁一致。接地端子簡支箱梁每孔8個,3孔一聯(lián)的連續(xù)梁為24個。,下 一頁,9,中國交通股份有限公司,,,返回,10,,返回,11,,返回,12,,下一頁,13,,返回,14,四川公路橋梁建設(shè)集團公司,,3.2 橋墩及基礎(chǔ)接地設(shè)置3.2.1 樁基礎(chǔ)橋墩接地設(shè)置1

13、）在每根樁中設(shè)置一根通長接地鋼筋，上下兩個接地鋼筋通過閃光對焊和幫條焊聯(lián)接，滿足焊縫要求，并在這根接地鋼筋頂端焊一根短鋼筋做為日后尋找的標記； （見圖5）2)樁中的接地鋼筋在承臺中采取環(huán)接方式，把每根樁的接地鋼筋通過與承臺底層環(huán)接鋼筋焊接形成一個回路，施工時應(yīng)對接地鋼筋采用刷上油漆作標識，便于檢查；（見圖6）3)每個橋墩選取縱向靠大里程外側(cè)兩根間距1.7m的豎向鋼筋作為接地鋼筋,一端與承臺底層環(huán)形接地鋼筋焊接，另一端與墩帽處的接地端

14、子相連；4)接地端子每個橋墩設(shè)置2個,其位置設(shè)在橋墩終點側(cè)立面，兩個接地端子間距170cm，與墩頂外側(cè)和凹槽內(nèi)側(cè)各相距10cm；5)橋臺的接地鋼筋布置形式與橋墩一致。,下 一頁,15,中國交通股份有限公司,,,返回,16,中國交通股份有限公司,,,返回,17,四川公路橋梁建設(shè)集團公司,,4.1 傳統(tǒng)的手搖式電阻儀4.1.1 接地電阻測試儀測試方法： (1)在E－E兩個接線柱測量接地電阻時，用鍍鉻銅板短接，并接在隨儀表配來的5

15、m長純銅導(dǎo)線上，導(dǎo)線的另一端接在待測的接地體測試點上。測量屏蔽體電阻時，應(yīng)松開鍍鉻銅板，一個E接線柱接接地體，另一個E接線柱接屏蔽；(2)P柱接隨儀表配來的20m純銅導(dǎo)線，導(dǎo)線另一端接插針1； (3)C柱接隨儀表配來的40m純銅導(dǎo)線，導(dǎo)線的另一端接插針2。,四、綜合接地測試方法,18,四川公路橋梁建設(shè)集團公司,,4.1.2 接地電阻測試儀設(shè)置的技術(shù)要求： (1)接地電阻測試儀應(yīng)放置在離測試點1～3m處，放置應(yīng)平穩(wěn)，便于操作；

16、(2)每個接線頭的接線柱都必須接觸良好，連接牢固； (3)兩個接地極插針應(yīng)設(shè)置在離待測接地體左右分別為20m和40m的位置；如果用一直線將兩插針連接，待測接地體應(yīng)基本在這一直線上；(4)不得用其他導(dǎo)線代替隨儀表配置來的5m、20m、40m長的純銅導(dǎo)線；(5)如果以接地電阻測試儀為圓心，則兩支插針與測試儀之間的夾角最小不得小于120°，更不可同方向設(shè)置；(6)兩插針設(shè)置的土質(zhì)必須堅實，不能設(shè)置在泥地、回填土、樹根旁、草叢

17、等位置。 (7)雨后連續(xù)7個晴天后才能進行接地電阻的測試；(8)待測接地體應(yīng)先進行除銹等處理，以保證可靠的電氣連接。4.1.3 接地電阻測試儀的操作步驟：(1)測試儀設(shè)置符合規(guī)范后才開始接地電阻值的測量。 (2)測量前，接地電阻檔位旋鈕應(yīng)旋在最大檔位即x10檔位，調(diào)節(jié)接地電阻值旋鈕應(yīng)放置在6～7Ω位置。,19,四川公路橋梁建設(shè)集團公司,,(3)緩慢轉(zhuǎn)動手柄，若檢流表指針從中間的0平衡點迅速向右偏轉(zhuǎn)，說明原量程檔位選擇過大，

18、可將檔位選擇到x1檔位，如偏轉(zhuǎn)方向如前，可將檔位選擇轉(zhuǎn)到x0.1檔位。 (4)通過步驟(3)選擇后，緩慢轉(zhuǎn)動手柄，檢流表指針從0平衡點向右偏移，則說明接地電阻值仍偏大，在緩慢轉(zhuǎn)動手柄同時，接地電阻旋鈕應(yīng)緩慢順時針轉(zhuǎn)動，當檢流表指針歸0時，逐漸加快手柄轉(zhuǎn)速，使手柄轉(zhuǎn)速達到120轉(zhuǎn)／分，此時接地電阻指示的電阻值乘以檔位的倍數(shù)，就是測量接地體的接地電阻值。如果檢流表指針緩慢向左偏轉(zhuǎn)，說明接地電阻旋鈕所處在的阻值小于實際接地阻值，可緩慢逆時針

19、旋轉(zhuǎn)，調(diào)大儀表電阻指示值。(5)如果緩慢轉(zhuǎn)動手柄時，檢流表指針跳動不定，說明兩支接地插針設(shè)置的地面土質(zhì)不密實或有某個接頭接觸點接觸不良，此時應(yīng)重新檢查兩插針設(shè)置的地面或各接頭。 (6)用接地電阻測量儀測量靜壓樁的接地電阻時，檢流表指針在0點處有微小的左右擺動是正常的。 (7)當檢流表指針緩慢移到0平衡點時，才能加快儀表發(fā)電機的手柄，手柄額定轉(zhuǎn)速為120轉(zhuǎn)／分。嚴禁在檢流表指針仍有較大偏轉(zhuǎn)時加快手柄的旋轉(zhuǎn)速度。 (8)測量儀表使用

20、后阻值檔位要放置在最大位置即x10檔位。整理好三條隨儀表配置來的測試導(dǎo)線，清理兩插針上的臟物，裝袋收藏。,20,中國路橋工程責任有限公司,,4.2 數(shù)字接地電阻測量儀4.2.1 技術(shù)參數(shù)：(1) 使用條件環(huán)境溫度：0℃~+45℃ ; 相對濕度：≤85%RH.(2）測量范圍及恒流值（有效值）電阻：0~2Ω（10mA); 2~20Ω(10mA); 20~200Ω(1mA); 電壓：AC 0~

21、20V(3) 測量精度及分辨率精度：0~0.2Ω≤±3%±1d; 0.2Ω~200Ω≤±1.5%±1d; 1~20V≤±3%±1d 分辨率：0.001Ω、0.01Ω、0.1Ω、0.01V(4) 輔助接地電阻及地電壓引起的測量誤差: 允許輔助接地電阻RC（C1與C2之間）<1.8KΩ； RP（P1與P2之間

22、）<40KΩ 誤差≤±5%; 允許地電壓≤5V（工頻有效值） 誤差≤±5.(5)電源及功耗: 最大功率損耗≤2W 電源：6.8V~9V（6節(jié)5#鎘鎳可充電電池或外接220V交流電源進行充電）,21,BY2571數(shù)字接地電阻測量儀,SLK-2678D數(shù)字接地電阻測量儀,22,四川公路橋梁建設(shè)集團公司,,4.2.2 數(shù)字接地電阻測試儀操作規(guī)程（1）沿被測接

23、地極E（C2、P2）和電位探針P1及電流探針C1，依直線彼此相距20米，使電位探針處于E、C中間位置，按要求將探針插入大地。 （2）用專用導(dǎo)線將地阻儀端子E（C2、P2）、P1、C1與探針所在位置對應(yīng)聯(lián)接。 （3）開啟地阻儀電源開關(guān)“ON”，選擇合適擋位輕按一下鍵該檔指標燈亮，表頭LCD顯示的數(shù)值即為被測得的地電阻。 （4）測量地電阻時最好反復(fù)在不同的方向測量3～4次，取其平均值。,23,四川公路橋梁建設(shè)集團公司,,4.2.3 主

24、要特點： 數(shù)字地阻儀與傳統(tǒng)手搖式地阻儀相比，具有以下特點： A、應(yīng)用了DC/AC變換技術(shù)，集三端鈕，四端鈕測量方式為一體，使用電源可以交、直流兩用. B、采用鎖相環(huán)同步跟蹤檢波方式，及開關(guān)電容濾波器，使抗干擾能力極強。 C、摒棄了傳統(tǒng)的人工手搖發(fā)電方式，不須人力作功。 D、不需人工調(diào)節(jié)平衡，一目了然的面板觸膜鍵操作，LCD數(shù)字顯示使得測量十分方便和訊速，消除了指針式儀表的視覺誤差。

25、 E、允許的輔助接地電阻阻值很大，更好的保證了測量精度，分辨率高。 F、除測試接地電阻外，還可測試低壓電阻值，土壤電阻率以及交流地電壓。,24,四川公路橋梁建設(shè)集團公司,,四、西成鐵路四電說明4.1 接觸網(wǎng)（1）圖紙使用說明：接觸網(wǎng)基礎(chǔ)預(yù)留設(shè)計，分通用圖和平面布置兩種。接觸網(wǎng)基礎(chǔ)通用圖：簡支梁采用“通橋(2008)2322A-II”，連續(xù)梁可參考部通用圖或由橋?qū)I(yè)特殊設(shè)計；橋梁、路基、隧道的接觸網(wǎng)基礎(chǔ)預(yù)留：按標段以

26、《接觸網(wǎng)基礎(chǔ)預(yù)留平面布置圖（xx標段）》提供。（2）施工注意事項：施工單位核對橋墩中心里程，是否因位置調(diào)整影響接觸網(wǎng)支柱跨距，如施工過程中發(fā)生變化應(yīng)及時通知設(shè)計處理。接觸網(wǎng)基礎(chǔ)的混凝土養(yǎng)護時，注意保護外露的法蘭地腳螺栓并用油布包裹，要求后期散水瀝青混凝土與承臺密貼填實，防止雨水浸入。地腳螺栓每根配三個螺母、兩個墊圈，統(tǒng)一妥善保存并在基礎(chǔ)驗收時集中移交四電系統(tǒng)集成施工單位。其他施工注意事項見通用圖、平面圖說明。,25,四川公路橋梁建設(shè)集

27、團公司,,4.2 信號（1）電纜槽：全線橋梁兩側(cè)預(yù)設(shè)通信信號電纜槽，電纜槽采用通信與信號共槽、與電力分槽，電纜槽上方設(shè)可開啟電纜槽蓋板。路基、橋梁、隧道、站場之間電纜槽結(jié)合部要求平順連通，彎曲角度不應(yīng)小于120°。（2）電纜上下橋爬架基礎(chǔ)：沿線信號中繼站設(shè)于橋下時要求在附近間隔5個橋墩（兩線兩側(cè)）預(yù)留電纜爬架基礎(chǔ)，并在相應(yīng)梁端通信信號電纜槽底部預(yù)留鋸齒孔，尺寸為350mm（寬）*300mm（深）。電纜上下橋需預(yù)留爬架基礎(chǔ)的

28、橋墩號已提供，應(yīng)在相應(yīng)梁端通信信號電纜槽底部預(yù)留鋸齒孔。（3）注意事項：通信信號電纜沿線路兩側(cè)電路槽敷設(shè)，電纜在信號中繼站處需上下橋，應(yīng)在兩側(cè)通信信號電纜槽底部預(yù)留鋸齒孔，并在橋墩的線路兩側(cè)預(yù)留爬架基礎(chǔ)。通信信號電纜與電力電纜上下橋時不能同橋墩敷設(shè)，在梁端底部預(yù)留相應(yīng)的鋸齒孔。,26,四川公路橋梁建設(shè)集團公司,,4.3 綜合接地見以上一、二、三。,27,四川公路橋梁建設(shè)集團公司,,4.4 通信注意事項：（1）在橋下設(shè)有信號中繼站

29、、無線基站、配線所、箱變、牽引變電所、AT所、AT分區(qū)所等處，在兩側(cè)電纜上橋的二孔梁端懸臂板上設(shè)置開槽，開槽尺寸與電纜槽寬度一致，深度為250mm，并設(shè)置250mm*50mm的倒角。詳情參照“通橋（2008）2322A-Ⅱ-016圖”（2）在懸臂板開槽方向梁端腹板外側(cè)應(yīng)預(yù)埋電纜上橋的槽道。詳情參照“通橋（2008）2322A-Ⅱ-016圖”。（3）橋梁電纜槽與路基、隧道電纜槽采用現(xiàn)澆一定長度的電纜槽在平面及縱斷面上進行順接。,28,

30、四川公路橋梁建設(shè)集團公司,,4.4 電力注意事項：（1）在有電纜上、下橋處相鄰兩孔梁的兩端設(shè)置與電力槽相對應(yīng)的鋸齒形槽口，深度為250mm。詳情參照“通橋[(2008）2322A-Ⅱ-016]圖”。（2）需設(shè)置電纜上、下橋槽道預(yù)埋件的橋墩臺，請按照《橋墩臺站后接口預(yù)留表》進行實施，預(yù)埋件的設(shè)置詳情請參照“大西運西施橋參07-06”。（3）本表所標注橋墩臺上箱梁懸臂板開槽方向梁端腹板外側(cè)應(yīng)預(yù)埋電纜上橋的槽道，預(yù)埋件的設(shè)置詳情請參照

31、“通橋[（2008）2322A-Ⅱ-016]圖”。（4）“大西運西施橋參07-06”、“通橋[（2008）2322A-Ⅱ-016]圖”圖中所示均為通信信號槽道與電力槽道同墩設(shè)置方式，本線通信信號槽道與電力專業(yè)槽道采用分墩設(shè)置方式（即通信信號槽道與電力槽道交錯敷設(shè)于相鄰橋墩，每個橋墩僅有一種槽道敷設(shè)），在設(shè)置時只需考慮同墩兩側(cè)大里程方向電纜槽道預(yù)埋件。,29,五、內(nèi)業(yè)資料說明,在完成四電施工后應(yīng)及時填寫施工日志和編制相關(guān)檢驗批、檢查表。

32、檢驗批表：接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)檢驗批質(zhì)量驗收記錄表；防撞墻、電纜槽豎墻檢驗批質(zhì)量驗收記錄表；綜合接地安裝檢驗批質(zhì)量驗收記錄表。記錄表：接地電阻測試記錄表接觸網(wǎng)基礎(chǔ)和防撞墻預(yù)埋鋼筋由于與混凝土施工時間間隔較長且屬于不同項目部施工，應(yīng)按照表格分別編制檢驗批。,四川公路橋梁建設(shè)集團公司,,30,六、結(jié)束語,目前客運專線鐵路綜合接地系統(tǒng)在保證列車安全運行方面的作用得到非常重視,其主要作用就是在牽引供電系統(tǒng)出現(xiàn)設(shè)備故障時，綜合接地系統(tǒng)應(yīng)能為其提供

33、可靠迅速的保護通道，使故障電流能快速切斷，形成消除危險電位的持續(xù)的泄流通道，以達到接觸電壓和軌道電位的要求。它的作用體現(xiàn)在如下幾個方面:防雷電襲擊保護;軌道電路傳輸可靠性保證;雜散電流電磁干擾以及在意外情況下對橋上設(shè)備、機車車輛和人員的接地保護。 因此，在橋梁、路基、隧道、軌道等結(jié)構(gòu)物必須設(shè)置綜合接地，它們作為接地系統(tǒng)的傳輸導(dǎo)體和接地極才能有效地保證了上述功能的順利實現(xiàn)。,四川公路橋梁建設(shè)集團公司,,31,,謝 謝