淺談既有線橋隧區(qū)段接地系統(tǒng)設置的改進方案

劉艷杰 李 亮

淺談既有線橋隧區(qū)段接地系統(tǒng)設置的改進方案

劉艷杰 李 亮

摘 要：良好地接地系統(tǒng)是防護大牽引電流等強電磁干擾的有效措施，通過對既有線橋隧區(qū)段接地系統(tǒng)設置存在的問題進行分析，提出改進方案。

關鍵詞：橋隧;接地體;設置;分析

我國鐵路既有線沿線設置的接地系統(tǒng)還不夠成熟，特別是在橋梁和隧道區(qū)段，接地方式設置相對粗糙。本文主要針對既有線橋隧區(qū)段信號設備接地系統(tǒng)進行分析，并提出改進方案。

1 基本概念

接地的根本要求是以沿線敷設對地電阻小于等于1 Ω的貫通地線為平臺，軌旁及站區(qū)信號設備就近接入貫通地線，實現(xiàn)沿線各信號設備的等電位連接，避免不同設施之間因電位不同造成的損害。

目前既有線自動閉塞區(qū)段大多采用ZPW-2000軌道電路，信號系統(tǒng)以鋼軌為載體來傳輸列車運行控制信息，這就要求兩軌之間及鋼軌對地之間必須有良好絕緣。但隨著列車運行速度的提高，鋼軌中牽引電流增大，大幅值、強波動的牽引回流在鋼軌中產(chǎn)生電位差，就會對信號設備的正常工作及人身安全產(chǎn)生影響。為此，需將電氣設備、電氣回路的某些部分 (外殼或工作地線)與大地 (土壤或代替大地的導體)間做良好地電氣連接。

2 既有線接地系統(tǒng)設置現(xiàn)狀

既有線接地系統(tǒng)設計中，在路基地段，貫通地線作為沿線信號設備的共用接地體，與大地電氣連接，接地電阻不大于1.0 Ω·km;在橋隧區(qū)段，一般都在沿線路的一側敷設一條由薄鋼板簡易制成的信號電纜槽，電纜槽中有信號電纜及貫通地線，貫通地線大多沒有與橋梁結構鋼筋焊接相連，沿線也沒有單獨的接地體為橋梁地段的貫通地線提供接地。

在路基地段，如果有瞬態(tài)大電流入侵貫通電纜時，可以通過大地分散電流。在橋梁區(qū)段，完全橫向連接處會將貫通地線連接到空扼流上，同時PW線也接到空扼流上。由于貫通地線只是敷設在電纜槽中，沒有與橋梁結構鋼筋相連，無法有效接地，因此不能發(fā)揮其泄流作用，且貫通地線易被偷盜，往往造成信號設備失去接地體，使信號設備防干擾能力下降。在牽引供電系統(tǒng)出現(xiàn)短路、接觸網(wǎng)閃絡等瞬態(tài)大電流時，信號設備由于大電流無法疏導而受到影響，極易造成信號電纜燒損，嚴重時將影響列車的正常運行。

3 橋隧區(qū)段接地體設置改進方案

橋隧區(qū)段貫通地線的敷設通常為懸空掛在電纜槽中?，F(xiàn)行ZPW-2000(UM)自動閉塞信號設備在橋隧地段信號貫通地線的敷設，并無標準 (通用)圖可參照。如“26號文”中僅提及“與信號電纜同溝埋設于電纜 (槽)下方土壤中，距電纜(槽)底部不少于300 mm”，但對橋隧段的具體防護措施未見提及。事實上，既有線橋隧地段信號貫通地線通常與通信、信號電纜同槽敷設，一般沒有有效的隔離防護措施，未能完全滿足規(guī)范要求。因此，根據(jù)既有線改造特點，建議橋隧區(qū)段接地系統(tǒng)設置方案如下。

3.1 橋隧兩端增設專用地網(wǎng)

橋隧區(qū)段貫通地線易被盜失，使信號設備失去接地體，建議在橋隧兩端分別增設專用地網(wǎng)，其間連接貫通地線后，將沿線信號電纜 (單端接地)、信號機、箱盒等電位連接，實現(xiàn)強電流經(jīng)過貫通地線就近泄流。綜合地網(wǎng)采用40×4熱鍍鋅扁鋼，根據(jù)橋梁的長度差異采用不同規(guī)格 (大小)的地網(wǎng)，并采用金屬石墨接地體，確保接地效果良好。用干線型接地銅纜與貫通地線連接?？紤]到貫通地線引出端應與接觸網(wǎng)桿塔保持一定距離 (建議不小于15 m)等，地網(wǎng)設置的始終端暫定在距橋頭段50 m位置。

3.2 電纜槽材質(zhì)的選擇

橋隧區(qū)段應采用優(yōu)質(zhì)的復合材料電纜槽敷設信號電纜，以避免在電氣化牽引區(qū)段使用金屬材料電纜槽對信號電纜防護性能的不利影響。

3.3 貫通地線設置、類型及材質(zhì)的選擇

1．橋梁地段，通過梁體內(nèi)的橫向結構鋼筋將兩側貫通地線作橫向連接;隧道地段，通過環(huán)向接地鋼筋實現(xiàn)兩側貫通地線的連接。橫向連接線與貫通地線同材質(zhì)、同截面。

2．貫通地線的類型，推薦采用已廣泛替代鉛包銅型貫通地線的環(huán)保型貫通地線。

3．貫通地線的材質(zhì)，應采用外護套為金屬或合金制作，并具有耐腐蝕性的貫通地線。

4．貫通地線 (斷線)故障時的冗余方式：信號貫通地線與橋兩端地網(wǎng)分別連接，除可以降低接地電阻外，亦可起到一端貫通地線斷線時的冗余作用;考慮到貫通地線對信號電纜的重要防護作用，擬在橋梁中間位置，增加一處石墨單獨地線與貫通地線連接，以利于進一步提升信號電纜 (設備)接地的可靠性。

3.4 信號設備與貫通地線的連接

參照ZPW-2000系列無絕緣軌道電路施工暫行技術標準，應在變壓器箱 (繼電器箱)中設置等電位板，所有分支地線應通過接地端子排進行連接。

信號機安全接地經(jīng)分支地線與貫通地線連接(連接到箱盒中的等電位板)，所有分支地線采用25mm2護套銅纜，與貫通地線一側進行T型連接并防護;另一側采用25mm2φ10舌型接線片壓接端子連接。

為減少不平衡電流對信號電纜的影響，橋梁地段軌道電路空心線圈的橫向連接線接地均要單獨設置。橋上調(diào)諧區(qū)均可經(jīng)防雷元件單獨接地。鑒于調(diào)諧區(qū)位于橋上的特殊性，采用與貫通地線同材質(zhì)的線徑為70 mm2線材，穿鋼管防護后沿橋墩引下的方式，連接石墨地線單獨入地。

4 小結

以上只是對既有線橋隧區(qū)段接地系統(tǒng)設置方案進行簡單的闡述，在各條既有線改造中采用的設置方案應根據(jù)具體情況而定?？傊?，防護大牽引電流等傳導性強電磁干擾對信號設備的影響，接地系統(tǒng)的設置尤為重要。今后還要對不同類型的接地系統(tǒng)進行分析和比較，以尋找最佳方案。

［1］中華人民共和國鐵道部．鐵建設［2007］39號．鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術暫行規(guī)定［S］．北京：中國鐵道出版社，2007．

［2］中華人民共和國鐵道部．鐵路信號設計規(guī)范投標10007 －2006［S］．北京：中國鐵道出版社，2006．

Abstract:Good grounding system is an effective measure to prevent against strong electromagnetic interference caused by large traction current．We analyze the problems in the grounding system for the tunnel section of existing railways and propose an improvement scheme．

Key words:Bridge and tunnel;Ground;Setting;Analysis

劉艷杰：中鐵通信信號勘測設計 (北京)有限公司 工程師100036 北京

李 亮：中國鐵道科學研究院通信信號研究所 助理研究員100081 北京

2012-12-05

(責任編輯：溫志紅)