鐵路牽引變電所接地網(wǎng)故障原因及對(duì)策

金志麗

中國(guó)鐵建電氣化局集團(tuán)北方工程有限公司 山西太原 030000

鐵路牽引變電所之中接地網(wǎng)故障發(fā)生的主要原因包括設(shè)計(jì)的不合理、施工質(zhì)量較低、電流過(guò)大或土壤被腐蝕等。如果接地系統(tǒng)出現(xiàn)了短路故障，不僅會(huì)影響到鐵路交通的正常運(yùn)行，也很可能威脅到相關(guān)人員的人身安全，如果問(wèn)題十分嚴(yán)重，就會(huì)對(duì)絕緣設(shè)備造成損壞，進(jìn)而讓事故的范圍進(jìn)一步蔓延開(kāi)去。

1 鐵路牽引變電所接地網(wǎng)故障的原因解析

在某鐵路牽引變電所之中，工作人員在對(duì)設(shè)備進(jìn)行日常維護(hù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，一臺(tái)備用的主變壓器的底部外殼上出現(xiàn)了螺栓放電的痕跡，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，這個(gè)部位的溫度就已經(jīng)達(dá)到80 攝氏度以上，在檢驗(yàn)之中發(fā)現(xiàn)，這個(gè)主變壓器的接地導(dǎo)體電流已經(jīng)達(dá)到了150安，在其端子箱電纜保護(hù)管之中的電流已經(jīng)達(dá)到300 安以上，最高溫度已經(jīng)超過(guò)了100 攝氏度。經(jīng)仔細(xì)檢查可知，該變壓器附近的電纜溝之中，接地扁鋼很多部位都出現(xiàn)了發(fā)熱現(xiàn)象，其中的電流也都超過(guò)了100 安，地網(wǎng)之中很多部位也出現(xiàn)了嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象[1]。下面就對(duì)其故障的原因進(jìn)行分析：

1.1 接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題

在該變電所內(nèi)，所有引入到集中回流箱里面的回流都集中在一根管線上，并通過(guò)并聯(lián)的形式進(jìn)行連接，所以全部的地回流都通過(guò)地網(wǎng)導(dǎo)線在接地箱之中匯集。這種不合理的設(shè)計(jì)方案對(duì)接地網(wǎng)之中的電流造成影響，進(jìn)而在接地網(wǎng)之中出現(xiàn)了局部電流過(guò)大的情況。

1.2 接地網(wǎng)遭到腐蝕

在接地網(wǎng)的腐蝕之中，主要的原因有兩個(gè)，第一是電腐蝕，第二是化學(xué)腐蝕。因?yàn)檫@個(gè)變電所之中的接地網(wǎng)里面有著長(zhǎng)期的回流存在，所以電腐蝕的問(wèn)題非常嚴(yán)重，隨著電腐蝕的不斷加劇，接地網(wǎng)之中的電阻也會(huì)不斷增加，最終導(dǎo)致電阻超出標(biāo)準(zhǔn)的情況出現(xiàn)，進(jìn)而讓接地網(wǎng)正常的使用壽命受到嚴(yán)重的不利影響。同時(shí)，由于這個(gè)牽引變電所是在原有農(nóng)田的基礎(chǔ)上建設(shè)起來(lái)的，所以在地表之下積聚了很多的化肥、農(nóng)藥等物質(zhì)，所以在這部分土壤里面就形成了強(qiáng)腐蝕性，進(jìn)而對(duì)接地網(wǎng)造成十分嚴(yán)重的腐蝕情況[2]。

1.3 接地網(wǎng)的材質(zhì)方面存在問(wèn)題

在這一變電所之內(nèi)，接地網(wǎng)應(yīng)用的是橫截面積為185 平方厘米的銅包鋼導(dǎo)線，相比較純銅而言，銅包鋼在導(dǎo)流性能方面存在明顯的不足，而且抗腐蝕性能也比較差。所以，將這樣的材質(zhì)作為接地網(wǎng)，在電流和土壤的長(zhǎng)時(shí)間腐蝕作用之下，就很容易出現(xiàn)斷股或者散股的情況，氧化腐蝕的速度也會(huì)明顯加快，如果通過(guò)導(dǎo)線的電流很大，所以比較脆弱的位置就會(huì)燒毀，這樣就會(huì)引起接地網(wǎng)的故障。

1.4 牽引回流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不夠合理

在這一牽引變電所之中有著很多的專用線路，但是一些專用線路卻并未進(jìn)行回流線的架設(shè)，所以大量的牽引電流都需要通過(guò)接地網(wǎng)回流到變電所，這樣的情況就顯著加大了變電所之中的回流電流。通常情況下，在牽引變電所之中，地回流和軌道回流之間的比例應(yīng)該在1：3 或1：2，但是在該變電所之中，地回流和軌道回流的數(shù)量基本相等，而且地回流的最大流量已經(jīng)達(dá)到了1000 安以上。因?yàn)?85 毫米的銅絞線在常溫條件下（25 攝氏度）的載流量是645 安，按照這樣的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，此時(shí)的接地網(wǎng)電流已經(jīng)明顯超標(biāo)，所以才會(huì)發(fā)生故障。

2 控制鐵路牽引變電所接地網(wǎng)故障發(fā)生的對(duì)策

2.1 對(duì)接地網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)

因?yàn)檎w改進(jìn)需要很長(zhǎng)的時(shí)間，所以在對(duì)牽引變電站的接地網(wǎng)故障進(jìn)行改進(jìn)過(guò)程中，可以先對(duì)出現(xiàn)故障的位置進(jìn)行改進(jìn)。在改進(jìn)過(guò)程中，可以通過(guò)新增地極的方法，用純銅的接地導(dǎo)線來(lái)接通斷電，進(jìn)而起到臨時(shí)恢復(fù)的作用，讓引入到回流箱之中的導(dǎo)線數(shù)量增加。這樣就可以有效降低接地網(wǎng)的發(fā)熱情況和電流過(guò)大的情況，讓接地網(wǎng)故障得以有效緩解，這樣才可以維護(hù)鐵路交通運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，并保障變電所的運(yùn)行安全[3]。

2.2 施工工藝的科學(xué)應(yīng)用

在進(jìn)行銅接地的連接過(guò)程中，有著很多的連接方式，因此，在實(shí)際的工作過(guò)程中，相關(guān)單位應(yīng)該對(duì)實(shí)際的情況和需求做到全面考慮，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)連接方法的合理選擇。通過(guò)對(duì)該變電所實(shí)際情況的考慮，在本次改進(jìn)施工之中，可以選擇放熱焊接的方法進(jìn)行連接。這種連接方法是借助于氧化銅和鋁之間的熱化學(xué)反應(yīng)而生成氧化鋁和高溫的業(yè)態(tài)銅，然后借助于放熱反應(yīng)過(guò)程中釋放出的高溫來(lái)進(jìn)行電氣焊接。焊接過(guò)程中，每個(gè)焊接點(diǎn)只需要焊接幾秒鐘，就可以在銅接地極的端部就可以被融化掉，然后產(chǎn)生一種永遠(yuǎn)不會(huì)被破壞的分子合成物。在完成焊接之后，接地極的導(dǎo)體和焊接點(diǎn)之間就會(huì)形成一個(gè)整體，進(jìn)而有效滿足變電所之中的地極導(dǎo)電需求。

2.3 接地極材質(zhì)的合理選擇

在進(jìn)行改進(jìn)的時(shí)候，為了有效提升導(dǎo)線的抗腐蝕性，電力企業(yè)應(yīng)該選擇純銅的材質(zhì)來(lái)作為接地網(wǎng)的電極。根據(jù)相關(guān)的研究顯示，純銅材質(zhì)有著很高的抗腐蝕性能，其腐蝕的速度會(huì)比橫截面相同的鋼材質(zhì)低出十倍到五十倍。同時(shí)，在氧化作用之下，純銅的表面也會(huì)生成具有保護(hù)作用的氧化物，進(jìn)而有效避免接地極遭到進(jìn)一步的腐蝕。所以，將純銅用作變電所的接地極，不僅可以有效降低接地網(wǎng)故障的發(fā)生幾率，同時(shí)也可以進(jìn)一步延長(zhǎng)接地網(wǎng)的使用壽命。

2.4 對(duì)牽引系統(tǒng)的回流加以改進(jìn)

第一，可以在臨近回流箱的位置適當(dāng)多設(shè)置一些垂直的接地極；其二，可以將引入到集中回流箱之中的導(dǎo)線連接到接地網(wǎng)的不同節(jié)點(diǎn)上，這樣就可以避免大量的電流通過(guò)同一個(gè)位置被引入到集中回流箱之中；其三，可以適當(dāng)將地回流減少，將軌道回流增加，這樣就可以讓接地網(wǎng)負(fù)擔(dān)得以有效降低，進(jìn)而降低接地網(wǎng)故障發(fā)生的幾率。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，在鐵路牽引變電所之中，如果接地網(wǎng)發(fā)生故障，不僅會(huì)對(duì)鐵路交通的正常運(yùn)行造成一定的不利影響，同時(shí)也會(huì)為變電所帶來(lái)很大的安全隱患。所以，在對(duì)牽引變電所進(jìn)行日常維護(hù)的過(guò)程中，工作人員一定要全面了解接地網(wǎng)故障產(chǎn)生的原因，并通過(guò)科學(xué)合理的對(duì)策來(lái)解決這些問(wèn)題，保障牽引變電所的正常運(yùn)行，提升變電所的安全性。