客运专线综合接地技术

1、1成绵乐铁路客运专线公司工程部2011年05月05日成绵乐铁路客运专线高速铁路综合接地技术2主要内容综合接地的含义桥梁综合接地设置路基综合接地设置隧道综合接地设置综合接地测试方法结束语成绵乐铁路客运专线3成绵乐铁路客运专线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电流波动增大,这种波动产生的电磁信号将对

2、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。一、综合接地的含义4成绵乐铁路客运专线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，其实就是一个共用接地系统并通过等电

3、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成绵乐铁路客运专线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地线接入处的接地电阻不应大于1；2

4、）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成绵乐铁路客运专线5）接地装置通过结构物内预埋的接地端子与贯通地线可靠连接。接地端子直接浇筑在混凝土结构

5、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。7二、桥梁综合接地设置1.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基础设置。 桥梁结构

6、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；焊缝厚度不小于4mm；钢筋间十字

7、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。 成绵乐铁路客运专线8 成绵乐铁路客运专线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。轨道底座板间的纵向接地钢筋距混凝土表面

8、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孔一联的连续梁为24个。下 一页9

9、 成绵乐铁路客运专线返回10返回返回下一页返回14 成绵乐铁路客运专线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，另一端与墩帽处的接地端子相连；4)接地端子每个桥墩设置2个

10、,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 成绵乐铁路客运专线返回16 成绵乐铁路客运专线返回17 成绵乐铁路客运专线3.2.2 明挖基础桥墩接地设置1）在基底底面设一层钢筋网做为水平接地极，水平接地极满布基底底面，钢筋网格间距按照1m 1m设置；中部“十字”交叉的两根钢筋上的网格节点施以“L”形焊接，外围钢筋应闭合焊接，其他节点绑扎；水平接地极钢筋网格的外缘距承台混凝土底面不大于70mm；施工时应对接地钢筋采用刷上油漆作标识，便于检查；（见图7）2）桥墩中设二根接地钢筋，一端与基底水平接地极（

11、钢筋网）中的钢筋相连，另一端与墩帽处的接地端子相连，墩帽上的接地端子设置在桥墩终点侧立面，两个接地端子间距170cm，与墩顶外侧和凹槽内侧各相距10cm；以上接地钢筋均可用基底、桥墩中的非预应力结构钢筋代替，原则上不再增加专用的接地钢筋；（见图8）3）所有接地钢筋间的联接采用搭接焊或“L”形焊接，均应满足焊接质量和长度要求。下 一页18 成绵乐铁路客运专线返回19 成绵乐铁路客运专线返回20 成绵乐铁路客运专线3.1 路基地段贯通地线埋设1）一般路基地段沿线路两侧各设一根贯通地线，位于通信信号电缆槽外侧内壁正下方的基床底层中，接地极充分利用接触网支柱基础；2）路堤、土质及软质岩路堑地段的贯通地

12、线埋深距基床底层顶面-30cm-40cm处；硬质岩路堑地段，将贯通地线埋设于通信、信号电缆槽下约20cm，沟中回填细粒土；3）涵洞地段的贯通地线在通信信号电缆槽安装前，将其敷设在电缆槽靠线路侧面的下部位置；4）贯通地线纵向通过路基地段的电缆井（不含过渡段电缆井）时，应从手孔下约20cm通过，在手孔施工时，应避免机械对贯通地线的损伤。三、路基综合接地设置21桥隧型接地端子几种形式23 成绵乐铁路客运专线3.2 分支引接线的埋设1）分支引接线埋设工序与贯通地线相同，一端与贯通地线C型压接，另一端与接触网支柱基础上预制的接地端子栓接；在引接线中部适当位置再与电缆槽侧壁预制接地端子尾端C型压接；（见下

13、图）2）每个接触网支柱、跨线建筑物及桥梁与路基、隧道与路基过渡段处各埋设一根分支引接线，材质同贯通地线一样。3.3 过渡段贯通地线连接1）在邻近过渡段的路基通信信号电缆槽侧壁处预留接地端子，并预埋分支引接线将接地端子与贯通地线连接；2）桥梁、隧道地段的贯通地线沿通信信号电缆槽敷设至路基段，采用L形连接器将贯通地线与路基段通信信号电缆槽预留的接地端子连接。24返回25 成绵乐铁路客运专线3.4 两侧贯通地线间的横向连接1）长度超过1000m的路基地段，每间隔500m左右将上下行贯通地线连接一次；2）长度为5001000m的路基地段，在路基段中间将上下行贯通地线连接一次；3）长度小于500m的路基

14、地段，不考虑贯通地线的横向连接；4）横向连接线的规格、埋设深度、埋设工序及工艺与贯通地线相同。3.5 路基地段接地极、接地端子设置1）路基地段利用接触网支柱基础作接地极。在施作接触网支柱基础时，沿线路方向起点侧的基础侧面预制1个桥隧型接地端子，接地端子的连接钢筋要求与钻孔桩基础结构钢筋或混凝土基础、钢柱基础接地钢筋可靠焊接，钻孔桩基础接地钢筋与基础螺栓主筋在基础内不连接；基础接地端子与分支引接线一端栓接，实现与综合接地系统的连接；26 成绵乐铁路客运专线2）在通信电缆槽内侧壁预制1个路基型接地端子，用于弱点设备设施接地连接；设置位置应根据有接地需求的通信、信号、信息等设备及设施的位置确定，并与

15、就近的接触网支柱基础同里程；3）电力电缆槽内设1个路基型接地端子供电力设施接地，接地端子尾端与分支引接线压接；原则上约1000m设置一处，小于1000m的路基段不考虑，大于1000m的路基等分设置，间隔以不大于1000m为原则；接地端子应选在就近的接触网支柱基础处，并与接触网支柱间距应不小于20m；4）接触网支柱基础上的接地端子采用桥隧型接地端子；电缆槽内的接地端子采用路基型接地端子；通信信号槽与电力槽接地端子设置应不在同一接触网支柱位置；接地端子尾端应与分支引接线压接；5）无砟轨道通过与混凝土支柱基础上预留的接地钢管或钢柱筋板上的接地孔连接接入综合接地系统；6）路基地段声屏障综合接地：由导电

16、材料制成的声屏障及支架应在结构内预制接地端子，就近与接触网支柱混凝土基础预制的接地钢管或钢柱基础筋板接地端子孔连接；7）应注意电力、接触网等强电设备、设施接地连接线不得进入通信信号槽。2729 成绵乐铁路客运专线3.6 路堤、土质及软质岩路堑地段综合接地设置3.6.1 设置位置： 贯通地线埋设埋深距基床底层顶面-30cm-40cm处；分支引接线设置在每个接触网支柱处，分支引接线应弧形下穿电缆槽、水沟等，无明显折角。3.6.2 贯通地线的主要埋设工序和工艺：A、路基填筑并压实至高于贯通地线埋设深度约60mm高程的同时，预留出60mm深、宽度略大于贯通地线直径的“小槽”，以敷设贯通地线；B、先向“

17、小槽”内回填40mm粒径不大于5mm的土壤，敷设贯通地线，再次回填40mm粒径不大于5mm的土壤后，进行人工夯实；C、人工夯实后，必须在“小槽”上方覆盖不少于100mm、粒径不大于5mm的土壤，才能进行正常的路基填筑和机械压实作业；D、在铺设贯通地线时，同时在接触网支柱基础处预留分支引接线，一端与贯通地线C型压接，另一端与接触网支柱基础上预制的接地端子栓接；在引接线中部适当位置再与电缆槽侧壁预制接地端子尾端C型压接。施工边坡防护前，将引接线埋设于边坡防护层。3031 成绵乐铁路客运专线3.7 硬质岩路堑地段、涵洞地段综合接地设置3.7.1 设置位置： 硬质岩路堑地段，将贯通地线埋设于通信、信号

18、电缆槽下约20cm，沟中回填细粒土；涵洞地段的贯通地线在通信信号电缆槽安装前，将其敷设在通信电缆槽靠线路侧面的下部位置。分支引接线设置在每个接触网支柱处，分支引接线应弧形下穿电缆槽、水沟等，无明显折角。3.7.2 贯通地线的主要埋设工序和工艺：1)硬质岩路堑地段：A、在硬质岩路堑地段切割安装电缆槽时，同时切割0.2m 0.2m的小槽，铺设贯通地线，槽内回填细粒土并人工夯实；B、在需要横向连接的位置，同时横向切割出0.2m 0.2m的小槽，铺设横向连接线，槽内回填细粒土并人工夯实；C、在敷设贯通地线时，同时在接触网基础处预留分支引接线，一端与贯通地线C型压接，另一端与接触网支柱基础上预制的接地端

19、子栓接；在引接线中部适当位置再与电缆槽侧壁预制接地端子尾端C型压接。2）涵洞地段：在电缆槽施作前，将贯通地线直接敷设在通信电缆槽靠线路侧面的下部，在上部回填细粒土并人工夯实。3233四、隧道综合接地设置4.1 接地与接触网预埋加强设置4.1.1 隧道左右两侧的通信信号电缆槽中各设置一根贯通地线。贯通地线采用截面为70mm2的耐腐蚀并符合环保要求的铜线，并采用砂防护措施。4.1.2 利用在两侧通信信号电缆槽侧墙上部纵向贯通的16结构钢筋作为纵向接地钢筋，此根钢筋每100米断开一次，钢筋头间距不小于10cm。用于隧道内接地极、接触网断线保护接地及接地钢筋间的等电位连接。4.2 隧道二次衬砌中的接地

20、钢筋设置4.2.1 二次衬砌中有结构钢筋的隧道:A、利用二次衬砌的内层纵、环向结构钢筋作为接触网断线保护接地钢筋；B、接触网线垂直向上在拱顶的投影线两侧，以0.5m为间隔，各选3根纵向结构钢筋作为接地钢筋； 成绵乐铁路客运专线34 成绵乐铁路客运专线C、上述投影线两侧各1.5m外的其他位置，以1m为间隔，选择纵向结构钢筋作为接地钢筋；D、在每个台车位（作业段）中部选一根环向结构钢筋作为环向接地钢筋，环、纵向接地钢筋间可靠焊接；纵向接地钢筋在作业段间可不连接；E、每个作业段内的环向接地钢筋与两侧通信信号电缆槽靠线路侧外缘的纵向接地钢筋连接 。 (见图）4.2.2 二次衬砌中无结构钢筋的隧道 除接

21、触网吊柱基础接地外，不再单独考虑接地钢筋设置。环向接地钢筋设置位置根据接触网专业提供的里程位置埋设。4.2.3 线路两侧的贯通地线通过隧道内环向接地钢筋实现横向连接。4.3 隧道接地极设置4.3.1 对于一般拱墙设防水板的衬砌隧道应充分利用隧道的初期支护锚杆、钢架、钢筋网或底板钢筋： 下 一页35返回36 成绵乐铁路客运专线A、级围岩有底板钢筋的隧道及明洞地段，利用隧道底板下层的结构钢筋做为接地极；（见图）B、级围岩隧道，利用锚杆和专用环向接地钢筋做为接地极；C、级以上围岩隧道，利用锚杆、钢拱架（或钢网片）做为接地极；D、隧道底板接地极按照1m间隔选用底板结构钢筋，即在隧道底板的底层形成一个1

22、m1m的单层钢筋网，中部“十字”交叉的两根钢筋上的网格节点要求施以“L”形焊接，其他节点绑扎；底板接地钢筋网按照一个台车位的长度考虑，间隔一个台车位设置一处；E、锚杆接地极以约一个台车长度为间隔设置，用作接地极的锚杆环向间距要求为2倍锚杆长度；接地锚杆与钢网片、钢拱架或专用环向接地钢筋可靠焊接。 （见图） 下 一页37返回返回40 成绵乐铁路客运专线4.4 接地钢筋间的连接 隧道内的锚杆接地极、底板接地极和二次衬砌内的接地钢筋等接地装置均应通过连接钢筋与两侧电缆槽靠线路侧外缘的纵向接地钢筋连接。4.5 接地端子设置A、隧道内接地装置均采用桥隧型接地端子；B、从隧道进口2m处开始，在两侧通信信号

23、电缆槽底部，每间隔100m设置一个接地端子，小于100m的隧道在中部设一处。接地端子供隧道接地装置与贯通地线的连接；C、从隧道进口2m处开始，在两侧通信信号电缆槽靠线路侧壁上，每间隔50m设置一个接地端子，小于50m的隧道在中部设一处。接地端子供轨旁设备、设施接地；D、在每个专用洞室、变压器洞室两侧壁下部设置接地端子，供洞室内设备、设施接地；E、上述所有接地端子均通过连接钢筋与电缆槽外侧的纵向接地钢筋连接；F、当接触网槽道基础采用预埋方式时，需将基础与二次衬砌内的环向或纵向接地钢筋焊接；当基础采用后植入安装方式时，需在安装基础的位置预埋接地端子，并与二次衬砌内的环向或纵向接地钢筋焊接。 414

24、2 成绵乐铁路客运专线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； (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。 四、综合接地测试方法43 成绵乐铁路客运专线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

25、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。

26、(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。 44 成绵乐铁路客运专线(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

27、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。45 成绵乐铁路客运专线

28、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、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：6.8V