高速鐵路綜合接地技術研究

伍承新

【摘要】隨著經濟和科技的不斷發展，我國高速鐵路進入了快速發展期。高鐵技術的發展必然會涉及到綜合接地技術。本文則主要對高速鐵路綜合接地技術進行探討。

【關鍵詞】高速鐵路綜合接地技術

隨著高速鐵路的發展,鐵路的牽引負荷隨之增大,而牽引變電所的回流電流也隨之增大。牽引變電所接地系統面臨兩個嚴重的問題：一是回流電流造成地網電位不相等,這種情況一方面會對人身以及設備的安全造成威脅；另一方面將對保護、測量、信號裝置造成影響,并有可能引發保護裝置的誤動或拒動。二是機車運行時起動、制動等操作造成母線電流波動增大,這種波動產生的電磁信號將對變電所中信號與通信回路造成干擾,也將對保護裝置的測量信號造成干擾并影響調度中心與變電所之間的通訊,而一般的接地系統不能滿足對電磁信號屏蔽的要求。由于傳統接地系統存在這些問題,隨著牽引變電所綜合自動化系統的發展,這些問題表現得更加嚴重,因此發展綜合接地系統成為一種必然的趨勢[1]。

一、高速鐵路綜合接地概述

高速鐵路綜合接地系統就是將鐵路沿線的牽引供電回流系統、電力供電系統、信號系統、通信及其他電子信息系統、建筑物、道床、站臺、橋梁、隧道、聲屏障等需要接地的裝置通過貫通地線連成一體的接地系統。同時該貫通地線也是牽引回流的一個主要回路，從原理上來說，其實就是一個共用接地系統并通過等電位連接構成鐵路的一個等電位體。綜合接地系統由貫通地線、接地裝置及引接線等構成，它以沿線兩側敷設的貫通地線為主干，充分利用沿線橋梁、隧道、路基地段構筑物設施內的接地裝置作為接地體，形成低阻等電位綜合接地平臺。

二、高速鐵路綜合接地總體技術要求

在綜合接地系統中，建筑物、構筑物及設備在貫通地線接入處的接地電阻不應大于1Ω；

對于綜合接地接入物必須進行單端接入，不能構成電流回路，尤其是對于電纜外殼，構筑物鋼筋均應單端接入，不能形成通路，以免燒損設備破壞絕緣及對構筑物強度產生影響；電力、接觸網等強電設備、設施接地連接線不得進入通信信號溝槽內；橋梁、隧道、無砟軌道、接觸網支柱基礎等結構物內的接地裝置應優先利用結構物中的非預應力結構鋼筋作為自然接地體；當沒有結構鋼筋可以利用時，可增加專用的接地鋼筋；當自然接地體的接地電阻達不到要求時應增加人工接地體；為防止對預應力鋼筋的影響，預應力鋼筋不應接入綜合接地系統；接地裝置通過結構物內預埋的接地端子與貫通地線可靠連接。接地端子直接澆筑在混凝土結構內，表面與結構面平齊。

三、高速鐵路綜合接地設置

（一）橋梁綜合接地設置

（1）橋梁綜合接地范圍

橋梁地段貫通地線鋪設在兩側的通信信號電纜槽內，接地極充分利用橋墩基礎設置。橋梁結構的梁部、橋墩臺、承臺、基礎以及接地系統的外部接口和各結構之間的連接均進行接地連接,以形成完善的接地系統并具備良好的接地性能[2]。

（2）橋梁綜合接地設計原則

首先是鋼筋類型的選擇,接地鋼筋可利用結構本身的普通鋼筋,預應力鋼筋不接入綜合接

地系統,保證橋梁結構在通過高電壓、電流時結構本身的正常使用功能不受影響并安全傳導電壓、電流通過;其次是鋼筋的截面確定,鋼筋截面積至少應為200mm2(如Φ16 mm鋼筋、50×4 mm扁鋼),以保證具有足夠的載流截面,若采用銅纜作為連接線時要求截面不應小于50mm2;再次是鋼筋焊接要求：雙面焊搭接長度不小于55mm；單面搭接焊長度不小100mm；焊縫厚度不小于4mm；鋼筋間十字交叉時采用直徑16mm的“L”形鋼筋進行焊接，焊接長度同前；最后是接地測試,對接地鋼筋每處連接均應進行電阻值測試,確保電氣回路通暢,經檢查全部合格后方可澆筑混凝土。

（3）橋梁綜合接地措施

1、梁體接地設置

梁體縱橫向預留接地鋼筋,并在梁的頂面及底面預留接地端子以便與需要接地的構件及下部結構接地體連接,原則上接地鋼筋利用梁部相應位置處的結構鋼筋。例如具體接地鋼筋設置型式為梁端橋面板設橫向鋼筋、腹板設豎向鋼筋與縱向鋼筋焊接形成回路；橋上接觸網支柱接地，采用直徑16mm的連接鋼筋與支柱預埋鋼板和梁部縱向接地鋼筋連接；每孔箱梁橋面設置4根Φ16 mm縱向鋼筋：在雙線軌道底座板之間的1/3和2/3處各設置1根鋼筋,兩側防撞墻下部各設置1根鋼筋，并縱向貫通整片梁。

2、橋墩及基礎接地設置

樁基礎橋墩接地設置在每根樁中設置一根通長接地鋼筋，上下兩個接地鋼筋通過閃光對焊和幫條焊聯接，滿足焊縫要求，并在這根接地鋼筋頂端焊一根短鋼筋做為日后尋找的標記；樁中的接地鋼筋在承臺中采取環接方式，把每根樁的接地鋼筋通過與承臺底層環接鋼筋焊接形成一個回路，施工時應對接地鋼筋采用刷上油漆作標識，便于檢查；每個橋墩選取縱向靠大里程外側兩根間距1.7m的豎向鋼筋作為接地鋼筋,一端與承臺底層環形接地鋼筋焊接，另一端與墩帽處的接地端子相連。

明挖基礎橋墩接地設置在基底底面設一層鋼筋網做為水平接地極，水平接地極滿布基底底面，鋼筋網格間距按照1m ×1m設置；中部“十字”交叉的兩根鋼筋上的網格節點施以“L”形焊接，外圍鋼筋應閉合焊接，其他節點綁扎；水平接地極鋼筋網格的外緣距承臺混凝土底面不大于70mm2；施工時應對接地鋼筋采用刷上油漆作標識，便于檢查；所有接地鋼筋間的聯接采用搭接焊或“L”形焊接，均應滿足焊接質量和長度要求。

（二）路基綜合接地設置

（1）路基地段貫通地線埋設

一般路基地段沿線路兩側各設一根貫通地線，位于通信信號電纜槽外側內壁正下方的基床底層中，接地極充分利用接觸網支柱基礎；涵洞地段的貫通地線在通信信號電纜槽安裝前，將其敷設在電纜槽靠線路側面的下部位置；路堤、土質及軟質巖路塹地段的貫通地線埋深距基床底層頂面-30cm～-40cm處；硬質巖路塹地段，將貫通地線埋設于通信、信號電纜槽下約20cm，溝中回填細粒土。

（2）分支引接線的埋設

分支引接線埋設工序與貫通地線相同，一端與貫通地線C型壓接，另一端與接觸網支柱基礎上預制的接地端子栓接；在引接線中部適當位置再與電纜槽側壁預制接地端子尾端C型壓接；每個接觸網支柱、跨線建筑物及橋梁與路基、隧道與路基過渡段處各埋設一根分支引接線，材質同貫通地線一樣。

（3）過渡段貫通地線連接

在鄰近過渡段的路基通信信號電纜槽側壁處預留接地端子，并預埋分支引接線將接地端子與貫通地線連接；橋梁、隧道地段的貫通地線沿通信信號電纜槽敷設至路基段，采用L形連接器將貫通地線與路基段通信信號電纜槽預留的接地端子連接。

（三）隧道綜合接地設置

（1）接地與接觸網預埋加強設置

隧道左右兩側的通信信號電纜槽中各設置一根貫通地線。貫通地線采用截面為70mm2的耐腐蝕并符合環保要求的銅線，并采用砂防護措施[3]。利用在兩側通信信號電纜槽側墻上部縱向貫通的Φ16結構鋼筋作為縱向接地鋼筋，此根鋼筋每100米斷開一次，鋼筋頭間距不小于10cm。用于隧道內接地極、接觸網斷線保護接地及接地鋼筋間的等電位連接。

（2）隧道二次襯砌中的接地鋼筋設置

二次襯砌中有結構鋼筋的隧道利用二次襯砌的內層縱、環向結構鋼筋作為接觸網斷線保護接地鋼筋；接觸網線垂直向上在拱頂的投影線兩側，以0.5m為間隔，各選3根縱向結構鋼筋作為接地鋼筋。二次襯砌中無結構鋼筋的隧道除接觸網吊柱基礎接地外，不再單獨考慮接地鋼筋設置。環向接地鋼筋設置位置根據接觸網專業提供的里程位置埋設。

（3）接地鋼筋間的連接及接地端子設置

隧道內的錨桿接地極、底板接地極和二次襯砌內的接地鋼筋等接地裝置均應通過連接鋼筋與兩側電纜槽靠線路側外緣的縱向接地鋼筋連接。隧道內接地裝置均采用橋隧型接地端子；從隧道進口2m處開始，在兩側通信信號電纜槽底部，每間隔100m設置一個接地端子，小于100m的隧道在中部設一處。接地端子供隧道接地裝置與貫通地線的連接；從隧道進口2m處開始，在兩側通信信號電纜槽靠線路側壁上，每間隔50m設置一個接地端子，小于50m的隧道在中部設一處。接地端子供軌旁設備、設施接地；當接觸網槽道基礎采用預埋方式時，需將基礎與二次襯砌內的環向或縱向接地鋼筋焊接；當基礎采用后植入安裝方式時，需在安裝基礎的位置預埋接地端子，并與二次襯砌內的環向或縱向接地鋼筋焊接

目前客運專線鐵路綜合接地系統在保證列車安全運行方面的作用得到非常重視,其主要作用就是在牽引供電系統出現設備故障時，綜合接地系統應能為其提供可靠迅速的保護通道，使故障電流能快速切斷，形成消除危險電位的持續的泄流通道，以達到接觸電壓和軌道電位的要求。它的作用體現在如下幾個方面:防雷電襲擊保護;軌道電路傳輸可靠性保證;雜散電流電磁干擾以及在意外情況下對橋上設備、機車車輛和人員的接地保護。因此，在橋梁、路基、隧道、軌道等結構物必須設置綜合接地，它們作為接地系統的傳輸導體和接地極才能有效地保證了上述功能的順利實現。

參考資料：

[1]趙自靜.高速鐵路綜合接地施工工藝?[J].?價值工程 ,2011,(03)：76-77

[2]王曉明.高速鐵路綜合接地系統分析與研究?[J].?鐵路技術創新 ,2011,(01)：59-62

[3]肖蘋;劉立峰.高速鐵路綜合接地技術[J].鐵道經濟研究 ,2010,(03)：33-37