电气化铁路牵引变电所接地网敷设接地问题研究

电气化铁路牵引变电所接地网敷设接地问题研究

发表时间：2018-09-12T11:44:15.453Z 来源：《基层建设》2018年第22期作者：张体鑫

[导读] 摘要：文章对电气化铁路建设中关系着整个工程建设以及运营安全的牵引变电所接地网敷设时的接地问题进行研究，从接地设计软件的选择、入地短路电流的计算方面进行介绍，并对免去爱你在进行接地网敷设时的接地问题及其解决措施进行分析，以供参考。

中铁电气化局集团第三工程有限公司 450000

摘要：文章对电气化铁路建设中关系着整个工程建设以及运营安全的牵引变电所接地网敷设时的接地问题进行研究，从接地设计软件的选择、入地短路电流的计算方面进行介绍，并对免去爱你在进行接地网敷设时的接地问题及其解决措施进行分析，以供参考。

关键词：电气化铁路；牵引变电所；接地网；接地

1引言

近年来随着我国经济的快速发展和人们生产以及生活方式的改变，人们的出行以及货物运输需求不断增加，给铁路运输带来较大的压力。近年来我国加大了对铁路工程的建设力度，在建设和运营里程不断增加的同时，电气化铁路也逐渐普及。其中牵引发电所是为电气化铁路提供动力的主要部分，对其接地网进行合理设计对确保电气化铁路稳定和安全运行具有重要作用，其中接地网敷设中的接地问题可能会导致接地点位的增加而损坏接地体，甚至会出现人员伤亡的问题，所以需要对此问题进行研究。

2接地设计软件的选择

在对电气化铁路牵引变电所接地网敷设的接地问题进行研究时，首先就需要对接地设计软件的选择问题进行研究，要确保对接地电阻的设计符合相关规范和保准的要求，并且通过计算和数值算法对接地电阻进行计算和参数的确定。主要的计算公式如下：

（2.1）

（2.2）

（2.3）

以上计算公式在我国进行电气化铁路的牵引变电站工程接地网的设计中起到重要作用，在对接地电阻进行计算之后就需要按照接地网的敷设流程要求进行敷设方案的落实，且避免敷设误差的产生。此外，还可以采用数值算法，即有限元法、矩阵法等对地质条件和复杂的结构接地网进行计算。目前在接地设计中比较常用的接地网设计软件有CDEGS和CYMGRD，后者主要是以有限元法为基础，可以对土壤模型进行计算。

3入地短路电流计算

在进行接地网设计时进行入地短路电流计算时，此电流指的是当系统运行中出现短路或者网络接地设计不当的问题时，需要进行短路电流的调整。但是在对接地网进行设计时，由于会有部分短路电流不经过接地网，所以还需要按照阶段性分流为基础，做好相应的评估工作。但是进行优化设计的前提就是对接地网的接地导体进行合理设计和布置，而且对其造价成本进行控制，并为了确保人身和设备安全，在对电流密度和土壤表面的电位分布情况进行掌握之后，对局势进行优化和调整。在对接地网进行设计时，通常需要调整其间距在5m及以上，并且要满足间距布控导体的相关规定和要求，还要基于对端部以及邻近效应的分析，在进行边角处施工时对地表电位分布情况进行优化和调整。而且在实际的接地网设计和施工中，可以采用人工智能遗传方式并基于此地区地质数据的分析，对接地网进行设计优化。

4变电所接地网敷设接地问题分析

4.1接地装置的材料选择

由于牵引变电所接地网的接地装置需要长时间处于地下环境中，所以需要其具有较高的耐腐蚀性能，此外，还要在长时间的电流作用下满足其性能要求，且在进行材料选择时对其寿命周期进行确定。目前在实际施工中通常采用铜材质的接地装置材料，而且在材料选用之前需要按照接线设计方案对材料性能进行评估，主要是对焊接作业方式进行确定来避免焊接作业影响其性能。通常对于接地装置材料来说，其在使用10年左右才会出现腐蚀问题，而其使用寿命则通常会长达25~30年左右，而且具有较高的机械强度。所以在对其进行施工时，可以采用提前钻孔并将接地装置直接插入孔中的施工方式。

4.2接地网的布置

在对接地网进行布置的过程中，为了满足电气化铁路对于牵引接地装置的设计要求，需要首先进行水平接地的处理，然后在进行内部敷设的过程中应对接地网的布控工作进行优先处理，且对接地网的导体之间的距离进行调整。为了避免在进行接地网布置时由于导体之间的散流现象而引发较为严重的问题，则需要对不同导体之间的强度进行检测和对比，并满足中心部分的设计指标要求，且根据此要求以及电位梯度来进行调整。在接地网布置为了避免出现电位不均匀的问题，还需要对分布和控制的面积大小进行合理分析和设计，且可以在进行间距调整的基础上适当减小边缘间距来避免出现电位分布不均匀的问题。此外由于导体与导体之间本身就存在着一定的屏蔽作用，所以在进行接地网的布置时则不需要再进行垂直接地体的设置，但是需要在接地网布置时对变压器、避雷针等的位置进行合理确定并按照规定进行安装，且通常将二者安装在接地网的外缘位置，以此来保证冲击电流的扩散效果。

4.3降低接地电阻

接地网的接地装置在长时间的运行过程中，容易受到地下水位以及所在区域中的水土环境等因素的影响，而且如果在对其进行敷设的过程中，其敷设环境较为恶劣，所以容易导致其在运行中受到化学腐蚀和电化学腐蚀的危害，所以在进行接地网的敷设时，还需要对土壤的电阻率进行检测和控制。对于敷设区域中的土壤电阻率较高以及面积较小的情况，则需要采取相应的降低接地电阻的措施，通常采取的措施就是适当增加接地体的尺寸、增加接地极的埋设深度、通过人工方式对土壤环境进行改变、通过降阻剂来进行接地电阻的降低等方式，还可以通过采用外引接地体等敷设方式并且根据实际施工情况和工程造价等因素综合选择最终的降低接地电阻的施工方案。

5结语

近年来我国电气化铁路的建设以及运营里程不断增加，其相关的建设以及施工技术也取得了较大的进步，但是在进行牵引变电所接地网的敷设过程中还存在着诸多问题，其中接地问题表现较为突出，需要不仅要做好接地网建设基础的设计工作，按照接地设计以及施工流程进行设计和施工，并满足管控机制和设备的相关要求，从接地装置材料的选择、接地网的布置以及降低电阻率等方面对以上问题进行解