高速铁路综合接地技术

1、1四川路桥西成客专指挥部四川路桥西成客专指挥部20142014年年8 8月月2 2日日四川公路桥梁建设集团公司高速铁路综合接地技术2综合接地的含义桥梁综合接地设置综合接地测试方法大西铁路四电说明内业资料说明结束语中国路桥工程责任有限公司3四川公路桥梁建设集团公司1.发展原因 随着高速铁路的发展,铁路的牵引负荷随之增大,而牵引变电所的回流电流也随之增大。牵引变电所接地系统面临2个严重的问题:第一个问题是回流电流造成地网电位不相等,这种情况一方面会对人身以及设备的安全造成威胁,另一方面将对保护、测量、信号装置造成影响,并有可能引发保护装置的误动或拒动。第二个问题是机车运行时起动、制动等操作造成母线

2、电流波动增大,这种波动产生的电磁信号将对变电所中信号与通信回路造成干扰,也将对保护装置的测量信号造成干扰并影响调度中心与变电所之间的通讯,而一般的接地系统不能满足对电磁信号屏蔽的要求。由于传统接地系统存在这些问题,随着牵引变电所综合自动化系统的发展,这些问题表现得更加严重,因此发展综合接地系统成为一种必然的趋势。4四川公路桥梁建设集团公司2.定义 高速铁路综合接地系统就是将铁路沿线的牵引供电回流系统、电力供电系统、信号系统、通信及其他电子信息系统、建筑物、道床、站台、桥梁、隧道、声屏障等需要接地的装置通过贯通地线连成一体的接地系统。同时该贯通地线也是牵引回流的一个主要回路，从原理上来说，其实就

3、是一个共用接地系统并通过等电位连接构成铁路的一个等电位体。 综合接地系统由贯通地线、接地装置及引接线等构成，它以沿线两侧敷设的贯通地线为主干，充分利用沿线桥梁、隧道、路基地段构筑物设施内的接地装置作为接地体，形成低阻等电位综合接地平台。 距接触网带电体5m范围以内的金属构件和需要接地的设施、设备应接入综合接地系统；距线路两侧20m范围以内的铁路设备房屋的接地装置应接入综合接地系统； 不便与铁路综合接地系统等电位连接的第三方设施（路外公共建筑物、公共电力系统、金属管线等设施）必须采取可靠的隔离或绝缘等措施；5四川公路桥梁建设集团公司3.总体技术要求1）在综合接地系统中，建筑物、构筑物及设备在贯通

4、地线接入处的接地电阻不应大于1；2）对于综合接地接入物必须进行单端接入，不能构成电流回路，尤其是对于电缆外壳，构筑物钢筋均应单端接入，不能形成通路，以免烧损设备破坏绝缘及对构筑物强度产生影响。3）电力、接触网等强电设备、设施接地连接线不得进入通信信号沟槽内；4）桥梁、隧道、无砟轨道、接触网支柱基础等结构物内的接地装置应优先利用结构物中的非预应力结构钢筋作为自然接地体；当没有结构钢筋可以利用时，可增加专用的接地钢筋；当自然接地体的接地电阻达不到要求时应增加人工接地体；为防止对预应力钢筋的影响，预应力钢筋不应接入综合接地系统。6四川公路桥梁建设集团公司5）接地装置通过结构物内预埋的接地端子与贯通地

5、线可靠连接。接地端子直接浇筑在混凝土结构内，表面与结构面平齐。6）构筑物内兼有接地功能（含连接）的结构钢筋和专用接地钢筋应满足：接触网短路电流不大于25KA时，钢筋截面不应小于120mm2（或直径不小于14mm）；接触网短路电流大于25KA时，钢筋截面不应小于200mm2（或直径不小于16mm）。当构筑物内兼有接地功能（含连接）的结构钢筋的截面不满足要求时，可将相邻的二根钢筋并接使用无需改变钢筋的间距（须总截面满足上述要求）或局部更换直径为14mm或16mm的钢筋。结构物内的接地钢筋之间要求可靠焊接，保证电气连接。71.接地范围 桥梁地段贯通地线铺设在两侧的通信信号电缆槽内，接地极充分利用桥墩

6、基础设置。 桥梁结构的梁部、桥墩台、承台、基础以及接地系统的外部接口和各结构之间的连接均进行接地连接,以形成完善的接地系统并具备良好的接地性能。2.接地设计原则 首先是钢筋类型的选择,接地钢筋可利用结构本身的普通钢筋,预应力钢筋不接入综合接地系统,保证桥梁结构在通过高电压、电流时结构本身的正常使用功能不受影响并安全传导电压、电流通过; 其次是钢筋的截面确定,钢筋截面积至少应为200mm2(如16 mm钢筋、504 mm扁钢),以保证具有足够的载流截面,若采用铜缆作为连接线时要求截面不应小于50mm2;再次是钢筋焊接要求：双面焊搭接长度不小于55mm；单面搭接焊长度不小于100mm；焊缝厚度不小

7、于4mm；钢筋间十字交叉时采用直径16mm的“L”形钢筋进行焊接，焊接长度同前；最后是接地测试,对接地钢筋每处连接均应进行电阻值测试,确保电气回路通畅,经检查全部合格后方可浇筑混凝土。四川公路桥梁建设集团公司8四川公路桥梁建设集团公司3.接地措施3.1 梁体接地设置 梁体纵横向预留接地钢筋,并在梁的顶面及底面预留接地端子(见图1),以便与需要接地的构件及下部结构接地体连接,原则上接地钢筋利用梁部相应位置处的结构钢筋，具体接地钢筋设置型式为：1)每孔箱梁桥面设置4根16 mm纵向钢筋：在双线轨道底座板之间的1/3和2/3处各设置1根钢筋,两侧防撞墙下部各设置1根钢筋，并纵向贯通整片梁。轨道底座板

8、间的纵向接地钢筋距混凝土表面的距离应小于100mm。另外根据箱梁桥面板钢筋布置,当无单根16 mm纵向钢筋可供利用时,可采用2根12 mm钢筋代替1根16 mm钢筋。（见图2）2)梁端桥面板设横向钢筋、腹板设竖向钢筋与纵向钢筋焊接形成回路。3)距离桥梁起点侧75cm的防撞墙、信号电缆槽、遮板、梁底分别预留接地端子与轨道、综合贯通地线、栏杆或声屏障、桥墩接地钢筋连接在一起。接地端子仅在连续梁中间墩和起点侧设置。（见图3）4)桥上接触网支柱接地，采用直径16mm的连接钢筋与支柱预埋钢板和梁部纵向接地钢筋连接。（见图4）5)连续梁的接地布置形式和要求与简支箱梁一致。接地端子简支箱梁每孔8个,3孔一联

9、的连续梁为24个。下 一页9 中国交通股份有限公司返回10返回11返回12下一页13返回14四川公路桥梁建设集团公司3.2 桥墩及基础接地设置3.2.1 桩基础桥墩接地设置1）在每根桩中设置一根通长接地钢筋，上下两个接地钢筋通过闪光对焊和帮条焊联接，满足焊缝要求，并在这根接地钢筋顶端焊一根短钢筋做为日后寻找的标记； （见图5）2)桩中的接地钢筋在承台中采取环接方式，把每根桩的接地钢筋通过与承台底层环接钢筋焊接形成一个回路，施工时应对接地钢筋采用刷上油漆作标识，便于检查；（见图6）3)每个桥墩选取纵向靠大里程外侧两根间距1.7m的竖向钢筋作为接地钢筋,一端与承台底层环形接地钢筋焊接，另一端与墩帽

10、处的接地端子相连；4)接地端子每个桥墩设置2个,其位置设在桥墩终点侧立面，两个接地端子间距170cm，与墩顶外侧和凹槽内侧各相距10cm；5)桥台的接地钢筋布置形式与桥墩一致。下 一页15 中国交通股份有限公司返回16 中国交通股份有限公司返回17四川公路桥梁建设集团公司4.1 传统的手摇式电阻仪4.1.1 接地电阻测试仪测试方法： (1)在EE两个接线柱测量接地电阻时，用镀铬铜板短接，并接在随仪表配来的5m长纯铜导线上，导线的另一端接在待测的接地体测试点上。测量屏蔽体电阻时，应松开镀铬铜板，一个E接线柱接接地体，另一个E接线柱接屏蔽；(2)P柱接随仪表配来的20m纯铜导线，导线另一端接插针1

11、； (3)C柱接随仪表配来的40m纯铜导线，导线的另一端接插针2。 18四川公路桥梁建设集团公司4.1.2 接地电阻测试仪设置的技术要求： (1)接地电阻测试仪应放置在离测试点13m处，放置应平稳，便于操作；(2)每个接线头的接线柱都必须接触良好，连接牢固； (3)两个接地极插针应设置在离待测接地体左右分别为20m和40m的位置；如果用一直线将两插针连接，待测接地体应基本在这一直线上；(4)不得用其他导线代替随仪表配置来的5m、20m、40m长的纯铜导线；(5)如果以接地电阻测试仪为圆心，则两支插针与测试仪之间的夹角最小不得小于120，更不可同方向设置；(6)两插针设置的土质必须坚实，不能设置

12、在泥地、回填土、树根旁、草丛等位置。 (7)雨后连续7个晴天后才能进行接地电阻的测试；(8)待测接地体应先进行除锈等处理，以保证可靠的电气连接。4.1.3 接地电阻测试仪的操作步骤：(1)测试仪设置符合规范后才开始接地电阻值的测量。 (2)测量前，接地电阻档位旋钮应旋在最大档位即x10档位，调节接地电阻值旋钮应放置在67位置。 19四川公路桥梁建设集团公司(3)缓慢转动手柄，若检流表指针从中间的0平衡点迅速向右偏转，说明原量程档位选择过大，可将档位选择到x1档位，如偏转方向如前，可将档位选择转到x0.1档位。 (4)通过步骤(3)选择后，缓慢转动手柄，检流表指针从0平衡点向右偏移，则说明接地电

13、阻值仍偏大，在缓慢转动手柄同时，接地电阻旋钮应缓慢顺时针转动，当检流表指针归0时，逐渐加快手柄转速，使手柄转速达到120转分，此时接地电阻指示的电阻值乘以档位的倍数，就是测量接地体的接地电阻值。如果检流表指针缓慢向左偏转，说明接地电阻旋钮所处在的阻值小于实际接地阻值，可缓慢逆时针旋转，调大仪表电阻指示值。(5)如果缓慢转动手柄时，检流表指针跳动不定，说明两支接地插针设置的地面土质不密实或有某个接头接触点接触不良，此时应重新检查两插针设置的地面或各接头。 (6)用接地电阻测量仪测量静压桩的接地电阻时，检流表指针在0点处有微小的左右摆动是正常的。 (7)当检流表指针缓慢移到0平衡点时，才能加快仪表

14、发电机的手柄，手柄额定转速为120转分。严禁在检流表指针仍有较大偏转时加快手柄的旋转速度。 (8)测量仪表使用后阻值档位要放置在最大位置即x10档位。整理好三条随仪表配置来的测试导线，清理两插针上的脏物，装袋收藏。20中国路桥工程责任有限公司4.2 数字接地电阻测量仪4.2.1 技术参数：(1) 使用条件环境温度：0+45 ; 相对湿度：85%RH.(2）测量范围及恒流值（有效值）电阻：02（10mA); 220(10mA); 20200(1mA); 电压：AC 020V(3) 测量精度及分辨率精度：00.23%1d; 0.22001.5%1d; 120V3%1d 分辨率：0.001、0.01

15、、0.1、0.01V(4) 辅助接地电阻及地电压引起的测量误差: 允许辅助接地电阻RC（C1与C2之间）1.8K； RP（P1与P2之间）40K 误差5%; 允许地电压5V（工频有效值） 误差5.(5)电源及功耗: 最大功率损耗2W 电源：6.8V9V（6节5#镉镍可充电电池或外接220V交流电源进行充电）21BY2571数字接地电阻测量仪SLK-2678D数字接地电阻测量仪22四川公路桥梁建设集团公司4.2.2 数字接地电阻测试仪操作规程（1）沿被测接地极E（C2、P2）和电位探针P1及电流探针C1，依直线彼此相距20米，使电位探针处于E、C中间位置，按要求将探针插入大地。 （2）用专用导线

16、将地阻仪端子E（C2、P2）、P1、C1与探针所在位置对应联接。 （3）开启地阻仪电源开关“ON”，选择合适挡位轻按一下键该档指标灯亮，表头LCD显示的数值即为被测得的地电阻。 （4）测量地电阻时最好反复在不同的方向测量34次，取其平均值。23四川公路桥梁建设集团公司4.2.3 主要特点： 数字地阻仪与传统手摇式地阻仪相比，具有以下特点： A、应用了DC/AC变换技术，集三端钮，四端钮测量方式为一体，使用电源可以交、直流两用. B、采用锁相环同步跟踪检波方式，及开关电容滤波器，使抗干扰能力极强。 C、摒弃了传统的人工手摇发电方式，不须人力作功。 D、不需人工调节平衡，一目了然的面板触膜键操作，

17、LCD数字显示使得测量十分方便和讯速，消除了指针式仪表的视觉误差。 E、允许的辅助接地电阻阻值很大，更好的保证了测量精度，分辨率高。 F、除测试接地电阻外，还可测试低压电阻值，土壤电阻率以及交流地电压。 24四川公路桥梁建设集团公司四、西成铁路四电说明4.1 接触网（1）图纸使用说明：接触网基础预留设计，分通用图和平面布置两种。接触网基础通用图：简支梁采用“通桥(2008)2322A-II”，连续梁可参考部通用图或由桥专业特殊设计；桥梁、路基、隧道的接触网基础预留：按标段以接触网基础预留平面布置图（xx标段）提供。（2）施工注意事项：施工单位核对桥墩中心里程，是否因位置调整影响接触网支柱跨距，

18、如施工过程中发生变化应及时通知设计处理。接触网基础的混凝土养护时，注意保护外露的法兰地脚螺栓并用油布包裹，要求后期散水沥青混凝土与承台密贴填实，防止雨水浸入。地脚螺栓每根配三个螺母、两个垫圈，统一妥善保存并在基础验收时集中移交四电系统集成施工单位。其他施工注意事项见通用图、平面图说明。25四川公路桥梁建设集团公司4.2 信号（1）电缆槽：全线桥梁两侧预设通信信号电缆槽，电缆槽采用通信与信号共槽、与电力分槽，电缆槽上方设可开启电缆槽盖板。路基、桥梁、隧道、站场之间电缆槽结合部要求平顺连通，弯曲角度不应小于120。（2）电缆上下桥爬架基础：沿线信号中继站设于桥下时要求在附近间隔5个桥墩（两线两侧）

19、预留电缆爬架基础，并在相应梁端通信信号电缆槽底部预留锯齿孔，尺寸为350mm（宽）*300mm（深）。电缆上下桥需预留爬架基础的桥墩号已提供，应在相应梁端通信信号电缆槽底部预留锯齿孔。（3）注意事项：通信信号电缆沿线路两侧电路槽敷设，电缆在信号中继站处需上下桥，应在两侧通信信号电缆槽底部预留锯齿孔，并在桥墩的线路两侧预留爬架基础。通信信号电缆与电力电缆上下桥时不能同桥墩敷设，在梁端底部预留相应的锯齿孔。26四川公路桥梁建设集团公司4.3 综合接地见以上一、二、三。27四川公路桥梁建设集团公司4.4 通信注意事项：（1）在桥下设有信号中继站、无线基站、配线所、箱变、牵引变电所、AT所、AT分区所

20、等处，在两侧电缆上桥的二孔梁端悬臂板上设置开槽，开槽尺寸与电缆槽宽度一致，深度为250mm，并设置250mm*50mm的倒角。详情参照“通桥（2008）2322A-016图”（2）在悬臂板开槽方向梁端腹板外侧应预埋电缆上桥的槽道。详情参照“通桥（2008）2322A-016图”。（3）桥梁电缆槽与路基、隧道电缆槽采用现浇一定长度的电缆槽在平面及纵断面上进行顺接。28四川公路桥梁建设集团公司4.4 电力注意事项：（1）在有电缆上、下桥处相邻两孔梁的两端设置与电力槽相对应的锯齿形槽口，深度为250mm。详情参照“通桥(2008）2322A-016图”。（2）需设置电缆上、下桥槽道预埋件的桥墩台，请按照桥墩台站后接口预留表进行实施，预埋件的设置详情请参照“大西运西施桥参07-06”