高速客运专线综合接地系统分析

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页第1章绪论1．1课题研究的背景及意义随着我国铁路客运专线的兴建和既有线的提速，对线路的稳定性和平顺性要求越来越高，无碴轨道被广泛运用于高速客运专线。无碴轨道具有整体性强、稳定性好、坚固耐用、轨道变形小、有利于高速行车，可大大减少养护维修量等一系列优点，大量应用无碴轨道技术，已成为世界高速铁路和客运专线发展的必然趋势。由于无碴轨道的钢筋混凝土结构取代了由道碴铺垫的道床，钢轨对大地的漏泄电阻值会大大提高。客运专线由于列车运行速度高和行车密度大电气化牵引负荷电流和故障短路电流均较既有普速铁路显著增大，从而造成钢轨电位急剧增高。过高

2、的钢轨电位会危及人身和设备安全，或影响轨旁信号设备的正常工作。所以必须考虑接地系统的问题。为适应安全运行需要，高速铁路的设计引进了综合接地系统的概念和技术要求。铁路沿线的信号设施(可能还包括一些通信设施)，一般都需要接地，这样的接地必然受强电的制约，当牵引电流很大，并可能导致很高的钢轨电位时，这些接地极的接地电阻应该足够小。于是把沿线的接地极连接起来，提供一个方便的接地干线，就顺理成章了。而牵引供电系统本身也有接地的问题(如沿线避雷器等)，于是就有了所谓“综合地线"的叫法。综合地线所连接的接地极，包括一些自然接地体，如，桥墩，轨旁结构基础，甚至接触网支柱基础，

3、当然这种情况下，这些自然接地体的内部钢筋要作焊接、横连等专门处理，并留出接地引线。电气化区段内，通信、信号、电牵、电力等系统如仍采用分别接地方式，虽然系统内设备间的电压差可以限制或消除，但不同系统间仍不可避免地存在电位差，人身、设备的安全问题仍不能彻底解决。只有各系统、各设备采用共同的综合接地系统，实现等电位连接，才能彻底消除安全隐患。综合接地系统的研究包括两个重点：一是电气化回流接地对人员安全的影响，二是系统内各设备的安全。因此，为适应我国现有的状况与规模，尽早进行回流接地技术规定的研究，尤其是在全面总结和归纳国际国内先进的接地技术标准基础上，定义接地区域的

4、安全设计概念，并明确修正轨道对地西南交通大学硕士研究生学位论文第2页计算模型的电气参数，结合理论计算模型研究提出适应我国安全规范和兼容信号、电气化要求的接地体系，对防护结构钢筋、减少网损和保证信号等与钢轨相近的设备可靠工作，保障维修或旅客人身安全，有很大的必要性和紧迫性。1．2客运专线交流牵引网供电方式牵引供电系统由牵引变电所和牵引网组成，牵引网由接触网、钢轨(地)、接地线及相关设备组成。我国电气化铁道采用工频单相交流制，其中牵引变电所将110或220干伏三相电变换成27．5干伏单相，经馈电线送往接触网。牵引变电所沿电气化铁道分布，两个牵引变电所之间，为了使其

5、安全可靠地供电，通常在中间断开，分为互相绝缘的两部分，每一部分称为一个供电分区，又称为供电臂。在供电臂的末端即在两个供电臂交界处设有分区亭，装有分相装置及断路器，对接触网起到分段与保护作用。下面介绍牵引供电系统的供电方式‘1,2】。一、按供电臂的接线方式区分(一)单边供电在电气化铁道上行驶的电力机车，只接受某一方向变电所提供的电流，称为单边供电。由于单边供电在接触网发生故障时，只影响本供电臂，波及范围小，而且馈电线保护装置也比较简单。(二)双边供电在电气化铁道上行驶的电力机车，接受两个不同方向变电所提供的电流，称为双边供电。采用这种供电方式，机车由两个变电所取

6、流，牵引变电所的负荷较均匀，电能损失小，供电质量好，但是接线及继电保护装置较复杂，在有故障时，两供电臂同时停止工作。我国现行的都是单边供电。二、牵引供电系统为了自身的技术指标或抑制通讯干扰的需要，产生了以下几种供电方式：(一)直接供电方式这种方式的牵引网仅由接触网和钢轨(地)及吸上线组成。这是最简单的供电方式，故亦称简单供电方式。如图1—1所示。西南交通大学硕士研究生学位论文第3页图1-1直接供电方式直接供电方式的主要特点是：1．牵引回路的结构简单，成本和维修量都少；2．对通讯线路的干扰较严重；3．钢轨电位通常较其他方式高。直接供电方式中钢轨和大地的电流较大，

7、地回流对通信的干扰较大。随着电气化铁道向平原和大城市发展，电磁干扰矛盾日益突出，于是在接触网供电方式上采取不同的防护措施，便产生了不同的供电方式。(二)BT供电方式将容量为数百千伏安，变比为1：l的电力变压器每隔2．4公里设置于牵引供电回路中，它能迫使由大地返回变电所的机车电流绝大部分经由钢轨及回流线(架设在接触网支柱田野侧，与接触悬挂等高)流回牵引变电所。这种供电方式称为吸流变压器供电方式，简称BT供电方式。如图1．2所示。牵引变电所图1．2BT供电方式西南交通大学硕士研究生学位论文第4页BT供电方式中，BT／回流线方式的主要特点是：1．能大大减轻对通讯线路

8、的干扰；2．要设置火花间隙(是大电流运