技术论文初探高速铁路综合接地技术

1、技术论文|初探高速铁路综合接地技术    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。充分集成了构筑物如：桥梁、隧道、接触网基础、建筑物等自然接地体作为综合接地一部分。另外从电磁兼容及绝缘配合方面来看，正逐步地向国院标准方面靠拢。为此，铁道部也出了相关的技术政策，如220 号39号文等，对工程实

2、施作了相关的规定，目前已在全国铁路建设中推广。本人亲历了从设计、施工、监理、咨询的各个环节，就工程实践中所出现的一些问题向读者谈谈自己的看法，供同行参考。 5 w$ M0 j; a2 y. D& I2 ?电磁兼容与绝缘配合是综合接地的关键 ! Y# : W- I: z2 9 W* m弱电系统希望轨道对地具有高阻抗性，以保证其传输电路的灵敏性和可靠性，牵引供电系统又需要在高速大电流牵引条件下轨道对地具有低阻态，以确保钢轨电位满足在标准值之下。这里列举en50122-1 之标准（表1），目的是确保设备运行及人员安全，强弱电系统均无法避免共用钢轨系统，故电磁兼容与绝缘配合是综合接地系统的关键

3、。 3 1 Y1 C' S% a! k) Y . J2 K" X# q' y5 v% A在牵引供电系统出现设备闪络故障时，综合接地系统应能为其提供可靠迅速的闪络保护通道，使故障电流能快速切断，形成消除危险电位的持续的泄流通道，以达到上述接触电压和轨道电位的要求。通常而言at 供电方式下，轨道贯通地线、pw线是构成牵引回流的并联回路，若忽略其它局部的接入物并联回路，则我们完全可就截流集面及钢铝铜的电流密度在忽略电容互感效应的条件下，粗略计算其载流分配（图1、表2）。 8 H! , p* v, d. Z9 - + 1 g, p; v2 I+ q: j9 H$ t . |/

4、 2 F# D5 ' T这里就提出了客运专线想在道床高阻条件下，机车通过时要求信号扼流变压器线圈的容流能力必须大于1000a，同时当满足贯通地线接地电阻为<1 的前提下，接入贯通地线的设备其耐压水平必须达到6000v，当不满足en50122-1 标准要求时，我们认为有必将贯通地线接地电阻降为0.1 可确保设备人生安全。 8 8 g# n" A" v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，构筑物预应力钢筋均应单端接入，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。 0 Z& R6 n5 u4 4 Q/ _.

5、i天桥、站台、临线维修人员在线作业带来的人身安全问题就必须归到等电位及绝缘配合的范畴，这方面铁道部已出台的规定及铁四院与北方交大的客运专线钢轨电位的研究表明，综合接地在等电位及绝缘配合方面完全满足相关规范要求，并能保证人身安全。 3 h: Y3 P0 + ' x0 i% F如何评估综合接地 ; B; S5 ) L& c客运专线综合接地除了做一些工程实施系统外，是否应该在设计阶段作出系统的设计，基础性一些自然接地极的设计，包括桥墩、沉台、隧道锚杆、单极电阻的测量；分段电阻值的测量；大地导电体土壤干湿度单极电阻的测量；最后通过钢轨及贯通地线连成一体有效电阻值评估，成为我们的新课题。

6、 & W2 K( r  D# V: b. ) s; F同时土建施工在前，而综合接地用户却是在站后，如何切实有效的引入验收机制，并且在单极分段验收中无法达到设计要求时，如何来通过加接人工接地极来补强成为了关键问题。特别是在长大隧道内当隧道内设施已建成后就很难加人工接地体来对综合接地进行补救。 ( 8 Q" d: ' L. i1 " |. D% _由于共用接地体，在运营维护时，运营管理公司必须制定相关文件，落实综合接地系统的使用与维护部门，让各部门承担相关的责任与义务。就建设时期所出现的一些问题，建议运营管理公司可以将综合接地的维护管理交由各

7、土建管理单位（桥、隧、路基、站场），并由专门部门进行统一协调管理。 / b+ ( g8 D. 3 '9 e武广局部地段测试结果及带来的问题 . p" 2 N6 / I$ 1 W$ '- 为了能及时了解综合接地系统在建设过程中的具体情况，我们对各个工点进行了检测，以下是武广客运专线所检测的一些数据（表3）。（测试采用手摇电阻仪，直线布极法） . z2 N, G: R& h7 j, '6 U' 表3 武广客运专线综合接地测试电阻表 序号 ! m, i$ o* X) v. S工程名称 9 T' h* f8 k; Q4 位置 6 n8 X# u

8、8 R/ Q' P, 电阻值 + 8 G7 s  k6 I/ k6 W2 J备注 . T! 2 q& T; L- P1 - ?-   H; r3 % * ) M猴岩特大桥 * w8 D2 E% M, p18 桥墩 $ z; / U; e: ; d' O, '0 m( D2 g. A0.9 - K: G5 k8 X' U2 z( R桩基 : N+ P$ Z8 h7 Y1 j4 R6 h. I; |7 w0 p2 7 ( M) L8 S- l  G* e7 Z布惊坪大桥 4 ' '

9、v: s# r7 O6 O6 桥墩 , Y& K# i" H) D/ P0.2 " 3 q" u% D, . _7 j$ F6 r+ t2 M桩基 5 C- e- s. s$ u, 3 ! 7 E# L5 H: n) - B- M7 y3 大燕河特大桥 ) O% e+ l$ j; V122 桥墩 8 z. i' 6 Z" v; t- P0.3 + % k& * Z  G. Y5 / I桩基 / f( t4 i, Y1 V6 u3 k4 ( F4 F) B$ - H  v5 h$ j! d*

10、k大石特大桥 ' 1 U# m2 Y0 v2 _9 U( L! q1 桥墩 * y9 '  + P4 y10 / e9 f* f" t" m! I$ J6 u' K; j! f扩大基础 3 - h: D% i1 L8 V; R6 5 ' a1 C" . ; I$ h9 L  j竹园特大桥 2 K  5 W0 H# f3 G9 N16 桥墩   w. H0 E, M- z$ f: y+ J* 4 9 ; X. b8 d) Q; f/ w( n9 , + T

11、3 t扩大基础 1 o, v0 ', K2 l: k; " l  e, 6 6 ?  F: z; B& 7   h4 Q& S水背坑特大桥 ; O  L, w  M) k. z8 o) q- a0 m" L4 桥墩 / j9 e: o$ w8 O1 ', H7 0 c  j' e2 x, y, H! J扩大基础 & s. L9 p; x5 o% N" D1 S% r7 4 a5 A5 t( 5 U6

12、 _- f, c眼睛塘特大桥 ( p4 S  h. a$ y* ?2 s1 桥墩 " E% t) ' l  S) n, t7 6 Y% n8 A; C4 P' l扩大基础 & k" X+ '- , ! f* t1 n1 b( V8 6 V" M& K. n( o7 廊步特大桥 0 j& S/ l; V! : ' p/ q2 _16 桥墩 ( A. M. z( i0 I3 l4.8 2 5 N7 ) Q* F3 Z5 , W扩大基础 ) * W- m* 5 c"

13、 H9 1 K5 s" H/ c/ a! 西洞 ) A3 M: L: b' + j- p- s$ W& o' 1 中桥1 桥墩 ' Z) m! - H2 a9.9 ) 3 i: ( l$ g, S7 j- K扩大基础 $ c& ! n1 i, n1 Q% R5 E, 10 8 s7 c: f8 q  H; k7 h柯树坝特大桥 ! B5 i3 L9 I) G3 桥墩   , 7 A& x1 C& p& l" t4 D3 b5 n' G0.3 3 I) d( |%

14、J7 ( T7 O2 s桩基 3 G9 y7 e! n: q. B* G11 ! O, ) U; f* A马哉石隧道 / C  T3 q! _# s4 N, Odk2052+033 6 p' g& D( K$ y& D6 w: g; i0.27 : s' D- ; b7 ! 5 Q* g& G, J. z黄土隧道 6 C! M6 h5 T2 g4 I2 j' u12 6 O" # O5 P: & , _红桥隧道 2 z; E  z" K( Zdk2055+692 . y0 i-

15、g5 F! g7 $ & P% 5.7 ' U1 B! l5 E/ ?+ k# w" + F黄土隧道 # q2 Q3 E, y8 n13 5 j# s0 b$ F8 F. u0 y' K: t高岭隧道 ; ( Z* z/ U0 y出口 5 k( '$ q$ v8 G0 a, w8 y! a0.25 " O* V) F/ W: X$ 黄土隧道 1 P1 l. L: Y- L  N- W9 Q14 ' h) H$ J/ r; h" i- 连江隧道 ' 5   i! V5 W9 Y/

16、 O+ cdk2062+870 dk2065+400 ; p" X4 H8 w% e15 ( |  q) Q3 x) T6 _8 U- m花岗岩层 " L4 O1 m5   f& N. '1 Q15 ) K; H+ c& 3 大窝山隧道 . p7 e2 Q/ c, B6 L- B6 x/ U! udk2156+650 $ * 1 z& I0 h3 E' j/ t0 1.5 3 & U8 d% w! U6 b! m$ m黄土 $ r% K3 O& ?0 a- 5 16 # P4 L

17、% |8 c) H; Z; b! M" s大窝山隧道 5 _8 $ d, $ % K! Ydk2156+450 ! Y  x* u$ n! X* |* t18 / G/ B( M, O  h+ v. z3 d$ 4 x石英砂岩   K9 ?$ I4 j0 v. O9 E2 Z+ p5 ! 17 ! ; Q, t$ Y/ p% e高岭隧道 : i& " F! x& I9 0 8 8 : bdk2065+945 ; P  U+ 4 ) * A* * J" g. g 

18、; t- 4 N  C3.5 3 V) f" ?6 % _1 '. z2 x3 o+ r) H& 黄土隧道 , + P) n0 ! a6 g" y3 i) L18 , F* s" M& '% E大瑶山 0 W4 i7 S$ T! C  b1 k- k3 2 隧道dk1922+770 ; v1 V# : V) N/ P1 u0.8 + k4 B) 7 C1 ) O+ T% k黄土隧道 ( G) O$ D3 l' y, _/ n7 Z5 _（1）在桥墩方面，综合接地电阻值较为理想

19、，基本上没有超过10 的。而其中桩基的接地效果就更好了，最大值就0.9 ，而扩大基础桥墩就没有桩基接地效果明显，主要原因可能是扩大基础地质情况多为干砂跞地层，多为回填土，地表水位较低，导电性不好造成的。据现场反映有些桥墩也超过10的，基于原因主要有以下几点：桩基是由于施工过程中基础内的接地钢筋完全被混凝土包住了，没有让接地钢筋与土壤接触，因而造成接地钢筋未能与大地相接触，接地电阻较高。扩大基础内接地钢筋较少，接地不充分，加上土质的原因造成不达标。检测时测量条件的变化，同一个桥墩在旱季与雨季测量，电阻值会有明显的不同，主要是雨水的原因导致有较明显差别。对于桥墩测量不达标的，可以采取如下进行降低电

20、阻：增加接地体，如地质较差则选择桥墩附近地质较好的地段打接地极然后将接地体引至桥墩，以降低电阻值。添加相长效降阻剂，以降低电阻值。采用导电性混凝土深埋接地体对接地体附近的土壤加入食盐、木炭、电石渣等，以提高导电能力。 3 _0 T$ j9 A6   D（2）在隧道方面，在地质情况较差的、由于采用锚杆与钢架作为接地体，大大增大了接地体与隧道的接地面积，使隧道的接地效果十分明显。但是同时在 级围岩隧道内，由于处在相应地质情况较好的石英砂岩、花岗石岩的岩层，初支内的接地钢筋较少，减少了接地钢筋接地的面积，并由于地质情况导致接地电阻值较高，故需对级围岩隧道内的接地装置作相应的增加对接地体进行深埋，并添加长效降阻等以增强接地效果。 7 A1 L& h6 b% U( u: R# 综合接地系统在建设中的注意事项 ( y" Z* m4 Y$ w3 x' g（1）设计单位应该在设计过程中加强相关专业沟通与协调，并及时了解施工方面的情况，并能就施工中出现的问题及时汇总与研究，将综合接地技术不断完善，以达到设计能在施工中既能方便施工，又能达到功能需要，节省投资。 ( |$ L! h4 G3 m$ _  j（2）由于综合接地系统是在站前施工单位进行施工，在高速铁路建设之前，施工单位很少接触过综