高速鐵路綜合接地技術

1、1,,四川路橋西成客專指揮部2014年8月2日,四川公路橋梁建設集團公司,高速鐵路綜合接地技術,2,主要內(nèi)容,綜合接地的含義橋梁綜合接地設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成，它以沿線兩側(cè)敷設的貫通地線為主干，充分利用沿線橋梁、隧道、路基地段構筑物設施內(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)的金屬構件和需要接地的設施、設備應接入綜合接地系統(tǒng)；距線路兩側(cè)20m范圍以內(nèi)的鐵路設備房屋的接地裝置應接入綜合接地系統(tǒng)； 不便與鐵路綜合接地系統(tǒng)等電位連接的第三方設施（路外公共建筑物、公共電力系統(tǒng)、金屬管

5、線等設施）必須采取可靠的隔離或絕緣等措施；,5,四川公路橋梁建設集團公司,,3.總體技術要求1）在綜合接地系統(tǒng)中，建筑物、構筑物及設備在貫通地線接入處的接地電阻不應大于1Ω；2）對于綜合接地接入物必須進行單端接入，不能構成電流回路，尤其是對于電纜外殼，構筑物鋼筋均應單端接入，不能形成通路，以免燒損設備破壞絕緣及對構筑物強度產(chǎn)生影響。3）電力、接觸網(wǎng)等強電設備、設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、支柱基礎等結(jié)構物內(nèi)的接地裝置應優(yōu)先利用結(jié)構物中的非預應力結(jié)構鋼筋作為自然接地體；當沒有結(jié)構鋼筋可以利用時，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增加人工接地體；為防止對預應力鋼筋的影響，預應力鋼筋不應接入綜合接地系統(tǒng)。,6,四川公路橋梁建設集團公司,,5）接地裝置通過結(jié)構物內(nèi)預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)構內(nèi)，表面與結(jié)構面平齊。6）構筑物內(nèi)兼有接地功能（含連接）的結(jié)構鋼筋和專用接地鋼筋

7、應滿足：接觸網(wǎng)短路電流不大于25KA時，鋼筋截面不應小于120mm2（或直徑不小于14mm）；接觸網(wǎng)短路電流大于25KA時，鋼筋截面不應小于200mm2（或直徑不小于16mm）。當構筑物內(nèi)兼有接地功能（含連接）的結(jié)構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、橋梁綜合接地設置,1.接地范圍

8、 橋梁地段貫通地線鋪設在兩側(cè)的通信信號電纜槽內(nèi)，接地極充分利用橋墩基礎設置。 橋梁結(jié)構的梁部、橋墩臺、承臺、基礎以及接地系統(tǒng)的外部接口和各結(jié)構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.接地設計原則 首先是鋼筋類型的選擇,接地鋼筋可利用結(jié)構本身的普通鋼筋,預應力鋼筋不接入綜合接地系統(tǒng),保證橋梁結(jié)構在通過高電壓、電流時結(jié)構本身的正常使用功能不受影響并安全傳導電壓、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。,四川公路橋梁建設集團公司,,8,四川公路橋梁建設集團公司,,3.接地措施3.1 梁體接地設置 梁體縱橫向預留接地鋼筋,并在梁的頂面及底面預留接地端子(見圖1),以便與需要接地的構件及下部結(jié)構接地體連接,原則上接地鋼筋利用梁部相應位置處的結(jié)構鋼筋，具體接地鋼筋設置型式為：1)每孔箱梁橋面設置4根Φ16 mm縱向鋼筋：在雙線軌道底座板之間的1/3和2/3處各設置1根鋼筋,兩側(cè)防撞墻下

11、部各設置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)梁端橋面板設橫向鋼筋、腹板設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集團公司,,3.2 橋墩及基礎接地設置3.2.1 樁基礎橋墩接地設置1

13、）在每根樁中設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置2個,其位置設在橋墩終點側(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長純銅導線上，導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純銅導線，導線另一端接插針1； (3)C柱接隨儀表配來的40m純銅導線，導線的另一端接插針2。,四、綜合接地測試方法,18,四川公路橋梁建設集團公司,,4.1.2 接地電阻測試儀設置的技術要求： (1)接地電阻測試儀應放置在離測試點1～3m處，放置應平穩(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)兩個接地極插針應設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，待測接地體應基本在這一直線上；(4)不得用其他導線代替隨儀表配置來的5m、20m、40m長的純銅導線；(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°，更不可同方向設置；(6)兩插針設置的土質(zhì)必須堅實，不能設置在泥地、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旋在最大檔位即x10檔位，調(diào)節(jié)接地電阻值旋鈕應放置在6～7Ω位置。,19,四川公路橋梁建設集團公司,,(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，此時應重新檢查兩插針設置的地面或各接頭。 (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）用專用導線將地阻儀端子E（C2、P2）、P1、C1與探針所在位置對應聯(lián)接。 （3）開啟地阻儀電源開關“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、應用了DC/AC變換技術，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)基礎預留設計，分通用圖和平面布置兩種。接觸網(wǎng)基礎通用圖：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)特殊設計；橋梁、路基、隧道的接觸網(wǎng)基礎預留：按標段以

26、《接觸網(wǎng)基礎預留平面布置圖（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)生變化應及時通知設計處理。接觸網(wǎng)基礎的混凝土養(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集

27、團公司,,4.2 信號（1）電纜槽：全線橋梁兩側(cè)預設通信信號電纜槽，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，彎曲角度不應小于120°。（2）電纜上下橋爬架基礎：沿線信號中繼站設于橋下時要求在附近間隔5個橋墩（兩線兩側(cè)）預留電纜爬架基礎，并在相應梁端通信信號電纜槽底部預留鋸齒孔，尺寸為350mm（寬）*300mm（深）。電纜上下橋需預留爬架基礎的

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

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置開槽，開槽尺寸與電纜槽寬度一致，深度為250mm，并設置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)應預埋電纜上橋的槽道。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置與電力槽相對應的鋸齒形槽口，深度為250mm。詳情參照“通橋[(2008）2322A-Ⅱ-016]圖”。（2）需設置電纜上、下橋槽道預埋件的橋墩臺，請按照《橋墩臺站后接口預留表》進行實施，預埋件的設置詳情請參照“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)應預埋電纜上橋的槽道，預埋件的設置詳情請參照

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置方式，本線通信信號槽道與電力專業(yè)槽道采用分墩設置方式（即通信信號槽道與電力槽道交錯敷設于相鄰橋墩，每個橋墩僅有一種槽道敷設），在設置時只需考慮同墩兩側(cè)大里程方向電纜槽道預埋件。,29,五、內(nèi)業(yè)資料說明,在完成四電施工后應及時填寫施工日志和編制相關檢驗批、檢查表。

32、檢驗批表：接觸網(wǎng)支柱基礎檢驗批質(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)基礎和防撞墻預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，應按照表格分別編制檢驗批。,四川公路橋梁建設集團公司,,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)設備故障時，綜合接地系統(tǒng)應能為其提供

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)構物必須設置綜合接地，它們作為接地系統(tǒng)的傳輸導體和接地極才能有效地保證了上述功能的順利實現(xiàn)。,四川公路橋梁建設集團公司,,31,,謝 謝