神朔鐵路橋頭牽引變電所接地網(wǎng)改造方案研究與設(shè)計(jì)

摘 要：牽引變電所的良好接地是鐵路牽引供電系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障。以神朔鐵路橋頭牽引變電所為例，分析了接地網(wǎng)改造的必要性，通過方案比選，結(jié)合變電所的周圍環(huán)境，以外引地網(wǎng)為最終方案，解決了既有牽引變電所地網(wǎng)接地電阻過高的問題，可以作為其他既有牽引變電所接地網(wǎng)改造的參考。

關(guān)鍵詞：鐵路；牽引變電所；接地網(wǎng)；電阻

中圖分類號：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.133

神朔鐵路于1996-07-01開通運(yùn)營，是國家I級電氣化重載鐵路，也是我國繼大秦鐵路之后的第二條西煤東運(yùn)大通道。神朔鐵路運(yùn)營已20年，大部分供電設(shè)施已老化，包括變電所的接地網(wǎng)。為了滿足神朔鐵路的大量運(yùn)輸需求，迫切需要整治整修。

1 橋頭牽引變電所的接地網(wǎng)改造的必要性

既有地網(wǎng)采用扁鋼，經(jīng)過多年使用銹蝕、老化嚴(yán)重，導(dǎo)致接地電阻過高，二次設(shè)備曾發(fā)生過誤動，過大的回流電流也曾將變電所接地裝置的引入線燒損，難以滿足牽引供電系統(tǒng)安全運(yùn)營維護(hù)的要求。為了保證橋頭牽引變電所的安全、可靠運(yùn)行，避免影響鐵路運(yùn)輸安全以及運(yùn)營維護(hù)人員的身體安全，迫切需要對橋頭牽引變電所的地網(wǎng)進(jìn)行改造。

2 橋頭牽引變電所的接地網(wǎng)改造方案

2.1 橋頭牽引變電所所處的地理環(huán)境

橋頭牽引變電所位于神保公路上方的山坡上，所址周邊均為石質(zhì)地帶，土壤電阻率高達(dá)1 000 Ω。而神保公路下方不遠(yuǎn)有一條河流，水流不大，河灘平坦，如圖1所示。

2.2 接地網(wǎng)改造方案比選

根據(jù)《交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 50065—2011），在高土壤電阻率地區(qū)，可以降低接地電阻的方法有以下3個：①敷設(shè)外引地網(wǎng)至電阻率較低的土壤中。比如采用井式、深鉆式接地及或采用爆破式接地極。②填充電阻率較低的物質(zhì)或降阻劑，但應(yīng)確保填充材料不會加速接地的腐蝕和其自身的熱穩(wěn)定。③敷設(shè)水下接地網(wǎng)?？稍谒畮臁⑸嫌螄?、施工導(dǎo)流隧洞、尾水渠、下游河道或附近的水源中的最低水位以下區(qū)域敷設(shè)人工接地極。

由于橋頭牽引變電所周邊均是石質(zhì)地帶，深層土壤也是石頭，采用深井接地極方案的工程量大、工程實(shí)施性差、投資高，降阻效果也不一定好。采用離子接地極，雖然當(dāng)初降阻效果明顯，但是離子接地極使用壽命短，幾年后接地電阻又會升高。經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查橋頭牽引變電所的地理環(huán)境發(fā)現(xiàn)，有涵洞穿過神保公路。在此情況下，可以敷設(shè)外引地網(wǎng)至土壤電阻率低的河灘中，而不破壞公路。此方案降阻效果明顯，接地網(wǎng)的壽命長，投資也在可控范圍內(nèi)。

綜合以上分析，橋頭牽引變電所可采用敷設(shè)外引地網(wǎng)至河灘中的方案。

2.3 接地網(wǎng)改造的具體設(shè)計(jì)

選擇接地裝置材料時應(yīng)綜合考慮以下要求：耐腐蝕性能強(qiáng)，能承受大電流，壽命周期長，還要考慮接地裝置施工的難易程度和工程投資。目前，常用的接地裝置材料是鋼和銅，也有采用銅包鋼的。相比鋼，銅的耐腐蝕能力強(qiáng)，銅接地網(wǎng)的壽命能保證可靠運(yùn)行25年左右。結(jié)合接地材料的使用年限、降阻效果，本次接地主材選用銅材。

新敷設(shè)的接地網(wǎng)埋深為0.8 m，水平接地體采用截面積為300 mm2的銅絞線，垂直接地極采用銅棒接地體。既有電纜溝內(nèi)接地扁鋼更換采用50 mm×5 mm的鍍鋅扁鋼，既有室外架構(gòu)、室外地上設(shè)備接地引下線更換采用新的Φ12圓鋼接地引下線。外引地網(wǎng)至變電所外側(cè)神保公路南側(cè)的河灘里，外引地網(wǎng)和主地網(wǎng)有兩條銅絞線相連。

所有室外架構(gòu)、室外地上設(shè)備的接地引下線必須連至主接地網(wǎng)，但不得連至電纜支架的接地線上。室內(nèi)引至室外接地線應(yīng)與新地網(wǎng)連接。軌回流電纜（扁鋼）不得與主接地網(wǎng)連接，相交之處軌回流電纜（扁鋼）應(yīng)按埋深1 m敷設(shè)。接地線之間采用熱熔焊接，所有鋼接地線應(yīng)做熱鍍鋅處理。

獨(dú)立避雷針的接地裝置與變電所接地網(wǎng)地中距離不宜小于3 m，避雷針接地電阻不宜大于10 Ω，當(dāng)接地電阻不達(dá)到要求時，避雷針接地裝置可與主接地網(wǎng)相連，避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至27.5 kV設(shè)備的接地線與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)，沿接地體的長度不得小于15m。

3 結(jié)論

結(jié)合橋頭牽引變電所的實(shí)際情況，充分利用既有的地理?xiàng)l件，采用外引地網(wǎng)至土壤電阻率低的方案，工程實(shí)施性強(qiáng)，不僅滿足了技術(shù)上的要求，也滿足了工程經(jīng)濟(jì)性上的要求。施工完畢后，實(shí)測接地電阻、跨步電勢和接觸電勢均滿足相關(guān)規(guī)范要求。本次既有變電所接地網(wǎng)的改造方案對類似工程有一定的參考意義。

作者簡介：丁雪成（1983—），男，河北衡水人，碩士，2011年畢業(yè)于西南交通大學(xué)軌道交通電氣化與自動化專業(yè)，現(xiàn)在為中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司工程師。

〔編輯：張思楠〕