第十三节绝缘、接地及防雷技术(三)

绝缘、防雷及接地技术

2/4/2023接地绝缘子虽然起绝缘作用，但是，在通常情况下总有微弱的泄漏电流经绝缘元件流回大地。泄漏电流的危害：

1）当支柱对地有较大的接地电阻时，泄漏电流在支柱上形成较大过渡电压，严重时会危及人身安全。

2）同时，较大的泄漏电流经支柱（混凝土柱）内部金属部分钢筋时会发热，使金属软化造成支柱强度下降，拉断支柱，危及设备安全。

2/4/2023接地

3）另外，当绝缘元件缺残及遭到击穿时，会形成短路电流。但是，由于支柱本身电阻、基础电阻、基础至钢轨过渡电阻以及接触电阻值较大，在短路电流经过这较大电阻时，无疑就限制了短路电流值，致使因短路电流不足以使继电保护动作，而在短路点处形成长时间的连续电弧，烧损设备并在地表面形成“跨步电压”。为避免上述情况的发生，接触网应设立接地装置，将接触网设备中非带电的金属部分与牵引轨经地线直接相连。2/4/2023供电线架空地线接触悬挂（1）绝缘老化和损坏，形成泄漏电流或短路电流；（2）电磁感应干扰因此，《铁路电力牵引设计规范》规定：“距接触网带电部分5m以内的金属结构(桥栏杆、信号机)均应接地”；“接触网在无信号轨道回路区段可直接接钢轨，在有信号轨道回路区段可直接接扼流变压器线圈中性点或串接火花间隙后接至钢轨”。接地的目的和原因2/4/2023接地类型接触网的接地按作用不同可分为工作接地和防护接地；根据接地系统的连接情况，接触接地可分为分散接地和集中接地。工作接地是指为设备的安全运行而设置的接地，如支柱的接地、避雷器接地侧接地、旨在降低钢轨电位的金属连接部件的接地等；防护接地是指以防护为目的而设置的接地，铁栅栏的接地，轨道附近金属管线为防止感应电压的接地，接触网停电作业时接触线的接地等。接地2/4/2023分散接地：直接接钢轨；通过火花间隙接钢轨。集中接地：通过回流线接地；通过PW线接地；集中接地：双重绝缘保护方式；非绝缘保护方式接地2/4/2023接地接触网接地系指通过接地线接于牵引轨，由接地线（接地体）及接地部件组成的接地设备，称为接地装置。接地装置（包括接地线和接地体）均应有可靠的电气连接。在通常情况下，无信号轨道回路区段，支柱的接地线直接接钢轨；有信号轨道回路区段，支柱的接地装置应加设击穿电压不大于800V的火花间隙或保安器。在正常情况下，火花间隙可以保证支柱与钢轨之间的绝缘，使绝缘子因老化等原因形成的泄漏电流不能直流泄向轨道。一旦绝缘子击穿，火花间隙上出现高压，间隙击穿，这样就把支柱和牵引轨接通。

2/4/2023接地（一）接地线的作用接触网的地线是起保护作用的。地线将接触网设备中非带电的金属部分与钢轨直接连接起来，接触网带电部分和非带电部分靠绝缘子来绝缘。当绝缘子发生击穿、闪络或绝缘子老化而严重漏电时，地线起到了很好的金属通路。若没有地线时，接触网对地泄漏电流将会经接地电阻很大的支柱（或隧道壁）入地，泄漏电流可能达不到使牵引变电所、开闭所、分区亭保护动作、跳闸的整定值。2/4/2023接地（一）接地线的作用长时间不正常放电，一方面造成电能损失，另一方面导致设备过热损坏。同时，泄漏电流流经大地形成的跨步电压会危及人身安全，它对附近地下埋设的金属电缆以及金属管道形成腐蚀。装设地线后，电阻很小，泄漏电流直接入钢轨，电流增大时会使牵引变电所保护动作、跳闸，切断电流，起到保护设备和人身安全的作用。另外，由于保护动作可判断出接触网上出现了故障，可以迅速派人检查，查出隐患，排除故障，保证安全供电。2/4/2023接地（一）接地线的作用长时间不正常放电，一方面造成电能损失，另一方面导致设备过热损坏。同时，泄漏电流流经大地形成的跨步电压会危及人身安全，它对附近地下埋设的金属电缆以及金属管道形成腐蚀。装设地线后，电阻很小，泄漏电流直接入钢轨，电流增大时会使牵引变电所保护动作、跳闸，切断电流，起到保护设备和人身安全的作用。另外，由于保护动作可判断出接触网上出现了故障，可以迅速派人检查，查出隐患，排除故障，保证安全供电。2/4/2023接地

（二）地线的安设钢筋混凝土支柱地线安装如下图所示，地线分上、中、下三部分。拉杆底座至腕臂底座为上部地线；腕臂底座至支柱底部为中部地线；支柱底部至钢轨为下部地线。1—上部地线；2—中部地线；3—下部地线；4—接地线连接线夹；5—钢轨。图：混凝土柱地线安装2/4/2023接地

（二）地线的安设

对于钢柱，地线直接接在钢柱根部的螺栓孔上，另一端固定在钢轨或接地极上，如下图所示。与钢轨相连的地线不得采用焊接的方式。图：钢柱地线安装2/4/2023为确保接地极与大在之间的接触电阻符合标准要求，在埋设接地极或运行一定期限（3~5年）后应对接地极的接地电阻进行监测，对处于城市轨道交通直流系统影响区域内的接地系统应加强这种监测。接地装置的安设接地电阻达不到标准要求的10以下时，可采取以下措施降低接地电阻值。（1）增长接地极网络,每增加一垂直接地体角钢时，水平接地体扁钢相应加长5m，直至接地电阻达到要求为止；（2）外引接地体、将此接地体与邻近的接地体并接；（3）在土壤中加食盐、煤渣、木炭、炉灰等物质；（4）化学处理土壤、更换土壤等，以提高接地体周围土壤的导电率；（5）增加接地体埋设深度，深埋可以不考虑土壤冻结和干燥所增加的电阻系数。2/4/2023接触网的接地2/4/2023接地（三）AT供电方式接触网闪络保护与接地目前，在AT供电区段接地保护方式采用了绝缘AT保护线方式（双重绝缘方式）和不绝缘AT保护线方式两种。1、绝缘AT保护线方式（双重绝缘方式）所谓绝缘AT保护线方式，即保护线（PW线）悬挂在钢柱上时的闪络保护方式，如下图2-11-9所示。图：钢柱绝缘AT保护线方式2/4/2023接地（三）AT供电方式接触网闪络保护与接地目前，在AT供电区段接地保护方式采用了绝缘AT保护线方式（双重绝缘方式）和不绝缘AT保护线方式两种。2、不绝缘AT保护线方式所谓不绝缘AT保护线方式，就是PW线在AF、PW线肩架（AP肩架）上悬挂时，不经悬式绝缘子而直接挂在悬吊零件上。这种方式是用在钢筋混凝土支柱上，如下图2-11-10所示。图：混凝土柱不绝缘AT保护线方式

2/4/2023顺线路方向轨电位变化垂直线路方向地电位和轨电位变化趋势1稳定运行条件下的轨电位；2短路时的轨电位3短路电流UTP走行轨电位UPE大地表面电位高速接触网的综合接地装置对于高速接触网，供电回流大大增加，轨道电路的信号设备、道床结构、牵引电流分布均发生了变化，如果不能降低轨道回流和轨道大地间的电阻，则轨电位偏高，轻则威胁车站旅客和线路维修人员的人身安全；重则烧毁预应力钢筋，破坏混凝土强度，损伤信号设备的绝缘，威胁行车安全。因此需要采取必要措施降低轨电位和漏泄阻抗。2/4/2023

为达到以上目的，在架空接触网区域，电气设备的外壳和导电部件被接到铁路接地系统上，以避免运行和短路时产生危险接触电压，桥梁、隧道、变电所和支柱基础的各个接地系统均连接到回流回路上，形成电气化铁路的整体接地系统，高速接触网的综合接地装置2/4/2023电气化铁道的综合接地系统高速接触网的综合接地装置2/4/2023隧道综合接地系统高速接触网的综合接地装置2/4/2023