福厦高速铁路接地系统设计
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２１ ０ ２年 ２月 第 ３卷 第 １ 期
高
速
铁
路
技
术
Ｎｏ １， １ ３ ． Ｖｏ． Ｆ ｂ２ １ ｅ ．０２
ＨＩ Ｐ Ｄ ＧＨ Ｓ ＥＥ ＲＡＩ ＷＡＹ ＥＣ Ｌ Ｔ ＨＮＯＬ Ｙ ＯＧ
文章 编号 ：１７ —８４ （０ ２ Ｏ —Ｏ４ —０ ６４ ２ ７ ２ １ ）１ ｏ７ ５
对接 地 网材质 进行 了比选 。 ２ １ １ 材料 的最 小截 面 比较 ．．
材料名称
钢 Ｏ １ ８９ ． ３ ０ ０４５ ．０ ５
我 国电力 行业 标准 ＤＭＴ６ １—１９ ， 据 热 稳定 Ｉ ２ ９７ 根
条件 ， 地线 的最小 截 面应符 合下 式要 求 ： 接 ｓ≥ （） １
表 １ 各 所 短 路 电流 表
牵引变电 设施 ｌ 变电 ｌ Ａ 所 牵引 所 Ｔ １分区 所 ｆ线路开关站
收稿 日期 ：０ １ ５ １ ２ １－ －６ ０ 作者简 介 ： 希（ ９ １）， ， 严 １８ 一 女 工程师 。
短路电流 （ ）Ｉ ８ ０ Ｉ ５００ Ｊ ３ ０ Ｉ Ａ ｏ ０ ０ ０ ７
Ｇ ｏ ｐＣ ． Ｌｄ ， ｈｎ ｄ ６ ０ ３ ， ｈｎ ） ｒｕ ｏ ， ｔ． Ｃ ｅｇ ｕ １０ １ Ｃ ｉａ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｒｈ ｎ ｙ ｔｍ ｓ ｏ ｆｔ ｓ ｉｎ ｆｃ ｎ ｅ ｕｒｔ ａ ｕ ｅ ｎ ｓｆ ｒｓ ｆ ｔ ｐ ｒ ｔ ｎ ｏ ｌｃ ｒｆ ｄ ｒ ｉｗａ ． ｔ ａ ｔ Ｅａ ｔ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｉ ｎｅ ｏ ｈｅ ｍｏ ｔｓｇ ｉ ａ ｔｓ ｃ ｉ ｙ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｏ ａｅ ｙ ｏ ｅ ａ ｉ ｆｅ ｅ ｔ ｉ ａｌ ｙ ｉ ｏ ｉ ｅ Ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｈ ｄ ａ ｔ ｇ ｓａ ｄ ｄ ｓ ｄ ａ ｔ ｇ ｓｏ ｉ ｅ ｅ ｔｔｐｅ ｆｅ ｒｈ ｎ ｅ ｉ ｅ ｉ ｅ ｍｏ ｇ ｖ ｒｏ ｓｄ ｓｇ ｓａ ｄ Ｓ — ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ｔｅ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｎ ｉａ ｖ ｎ ａ ｅ ｆｄｆ ｒ ｎ ｙ ｓｏ ａ ｔ ｉ ｇ ａ ｄ ｎｔ ｄ ａ ｎ ａ ｉｕ ｅ ｉ ｎ ｎ Ｏ ｆ ｒ ｉ ｆ ｌ ｔｏ ｓ ｂ ｏ ｕ ｉｎ ｙ ｃ ｍｐａｉ ｇ ａ ｄ ａ ｌ ｚｎ ｉ ｅ ｅ ｔｅ ｒｈ ｎ ｏｕ ｉｎｓａ ｔ ｒａｓｏ ａ ｔ ｉ ｅ ．Ｃｏ ｐ ｒｍａ ｅ ａ ｔ ｔｏ ｇ ｒｎ ｎ ｎａｙ ｉ ｇ ｄｆ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｇ ｓ ｌ ｔｏ ｎｄ ｍａｅ ｌ ｆｅ ｒｈｎｇ ｎ ｔ ｆ ｉ ｐ ｅ ｔｒ ｌｗｉｈ ｓｒ ｎ ｉ ｅ ｏ ｉ ｎ ｒ ｓｓａ ｃ ｎ ｉｃ ａ ｇ ａ ａ ｉｙ ｉ ｎ ｌｙ ｓ ｌｃｅ ｒｅ ｒｈ ｎ ｅ ｙ ｃ ｍｐ ｒｓ ｎ． ｎ ａ ｔｖ ｌａ ｅａ ｄ ｓｅ ｏｔ ｒ ｓｏ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ａ ｄ ｄ ｓ ｈ ｒ ｅ ｃ ｐ ｃｔ ｓｆ ａｌ ｅｅ ｔｄ ｆ ａ ｔ ｉ ｇ ｎ ｔｂ ｏ ａ ｏ Ｃｏ ｔｃ ｏ ｔｇ ｎ ｔｐ ｖ ｌ— ｉ ｏ ｉ
２ ． ・ ｐ 值为 ６～ ． ）或 ６ １ ０６Ｑ ｍ，Ｈ ７４ ， ．２～３． ８５倍 （ 土壤 电 阻率为 ０ ２ ２． ・ ．３～ ８７Ｑ ｍ，ｐ Ｈ值 为 ７ ５— ． ） ． ９４ 。
由此看 出， 铜材质接地体其 耐腐蚀能力性较普通 钢材质可高数十倍。 由于铜材质 良好 的防腐性 ， 直接 延长 了接地系统的寿命 ， 降低 了运营单位维护 、 改造 的 成本 ， 而也保 障了 电气 化铁 路 的安全 运 行 。 进
导热系数 （／ ｒ ℃ ） Ｊｅ ａ 相 对 磁 导 率
密 度 （／ ｍ ｇｃ ）
３ ８４４ ．６ １
８ ８ ．９
０ ８ ３８ ．０ ６６ ３
７ ８ ．５
ｌ 式 ： —过地 的路流定 （； ｉ 中 — 流接线 矗电稳值Ａ ｄ ）
ｔ ｅ —— 短路 的等效持 续 时间 （ ） ｓ０
小、 耐腐蚀性能高、 电气性能优越、 寿命长， 维护工作量
小 等优 越性 。而 福厦 高 速 铁 路 地 处 东南 沿 海 ， 土壤 腐 蚀 性较 强 ， 同时 ， 短路 电流 较 大 ， 通 的镀锌 扁 钢所 构 普
３ ・ ｐ 值 为 ７ ２的情 况 ） ０ｎ ｍ，Ｈ ． 年平 均腐 蚀速 度 为 ００ １ｍ 钢在土壤 中的腐蚀速度指数为铜的 １１ ．６ ｍ， ．５— ２ ．７倍 （ ９１ 土壤 电 阻率 为 ０ ６— ５ ・ ｐ ． ４ １Ｑ ｍ，Ｈ值 为 ２６ ．
—
５ ９ ， １２ ． ） 或 ．２—５ ．５倍 （ 壤 电 阻 率 为 ２６ ～ １２ 土 ．
式的多样性 ， 结合高速铁路客运专线接地设 计要求 ， 通过 比较 、 分析不 同接地方案及 接地 网材 质的特点 ， 出 得 了不 同接地形式 的优缺 点 ， 最终确定 了接地 网材 质采用抗腐 蚀性较好 ， 流能力较强 的铜 材质接地 网。并 针 泄
对福厦线 电气设施 的具体情 况 ， 对各牵 引变 电所接 触 电势及 跨步 电势进 行 了计算 及校 验。最终确定 了福 厦 高速 铁路牵引变 电所接地 系统 的设计 方案。
关键 词 ： 高速铁路 ； 接地 系统 ； 接地 网材质 ；接触电势 ； 步电势 跨
中 图 分 类 号 ： ２４ ２ Ｕ ２ ． ５ 文 献标 识 码 ： Ａ
Ｄｅ ｉ ｎ ｆ ｒ Ｅａ ｔ ｉ ｇ Ｓ ｓｅ ｏ ｚ ｏ Ｘｉｍ ｅ ｇ ｓ ｅ ｄ Ｒａｌ ｙ ｓｇ ｏ ｒｈ ｎ ｙ ｔｍ ｎ Ｆｕ ｈ ｕ－ ａ ｎ Ｈｉｈ－ｐ ｅ ｉｗａ
ｃ —— 接 地 线 材 料 的 热 稳 定 系 数 ， 似 取 铜 为 近
２０ 钢 为 ７ 。 １， ０
从 表 ２可 以看 出 ， 材 质 的 电阻 率 低 ， 热 能 力 铜 导 强， 相对 磁 导率低 ， 据 集 肤 效应 ， 材 泄 流 能力 是 钢 根 铜
材 的 ４倍 左 右 。 综 合 以上 几 点 ， 以看 出 ， 材 质 具 有 材 料 截 面 可 铜
目前 ， 内大部分 普 速 电气 化 铁 路水 平 接 地 网基 国 本 都 采用 传 统 的 一 ０× ６ ６的镀锌 扁 钢 ， 直接 地 体 采 垂 用５ ０×５Ｌ＝ ０ 的镀 锌角 钢 。室 内墙 上及 室外 架 构 ２５０ 上 的设 备 接地 线 采 用 ＋ ２的镀 锌 圆钢 ， 面基 础 的接 １ 地 地 线 采用 一２ ４的镀 锌 扁 钢 ， 分 别 与 主接 地 网相 ５× 并 连 ， 成变 电所 的接 地 系 统 。该 方 式 主 要存 在 以下 问 构 题 ： Ｉ 常 规 的钢 材 质接 地 线 ， 泄 流 能 力 较低 ， 法 （） 其 无
ＹＡＮ ＤＥＮＧ Ｘｉ Ｙｕｎ． ｈ ｎ ｃ ｕａ
（ ｌ ｔｆ ａｉ ｅｉ ｎ ｅｅｒｈＩｓｔｔ，Ｃ ｉａＲ ｉ ａ ｒｕ ｎＥ ｇ ｅｒ ｇ Ｅｅ ｒ ｃｔ ｎＤ ｓ ｎａ ｄＲ ｓａ ｎｔｕｅ ｈｎ ａ ｗ ｙＥｙ ａ ｎｉ ｅ ｎ ｃｉ ｉ ｏ ｇ ｃ ｉ ｌ ｎ ｉ
提高。
供电方式 ， 牵引变压器采用 Ｖ 接线变压器 ， ｘ 安装容量
为 （５＋ ５ ＭＶ 牵 引变 电所 、 区所 和 Ａ ２ ２ ） Ａ， 分 Ｔ所 短路 电 流估 算值 如 表 １所 示 。本 文 以南 塔 Ａ Ｔ所 、 刘 分 区 东
所 及顶溪 园变 电所 为例 ， 福厦线 接系统设计 进行 对 分析。
福 厦 高速 铁 路接 地 系统 设 计
严 希 邓 － ） ＸＩ －ｌ
（ 中铁二 院工程集 团有限责任公 司电气化设计研究 院 ， 成都 ６ ０ ３ ） １０ １ 摘 要： 接地 系统是 电气化铁路安全运 行 的一项重 要保 障措施 。鉴 于 目前 牵引变 电所接地 网设计 及处理 形
２ １ ３ 泄流 能力 比较 ．． 铜、 钢材 质导体 材 料 的基 本 特性 如表 ２所示 。
表 ２ 导体 材 料 的 基 本 特 性 表
基本特性
铜 ２ Ｏ℃ 时 的 电阻 率 （ ｎ） ｎ．１ ２ Ｃ时的电阻温度系数 （／ ０ｑ １ Ｋ） ０ ０７９ ． １ ０ ０ ３８ ．０ ５
寿命。高速铁路牵引供 电系统 ， 由于采用较高的进线 供 电电压 、 较大容量的牵引变压器、 Ｔ供电方式等， Ａ 短 路 电流 大 大增加 ； 次 控 制 系 统 对 短 路 电 流 等 引起 的 二
剧烈 电磁变 化 敏 感性 较 高 ，因此 ， 速 铁 路 中对 接 地 高 电阻 、 地 系统 散流 及 接地 系 统 热稳 定 的要 求 也 有 所 接
３４０ ０
第１ 期
严Βιβλιοθήκη Baidu
希， ： 等 福厦高 速铁 路接地系统设计
２１ ０ ２年 ２月
２ １ 接 地 网材质 的选 择 ．
击” 象 ， 现 严重 时甚 至会 导致 电气 设备 损坏 。 根 据 调 查 ， 材 接 地 体 在 地 下 （ 壤 电 阻 率 为 钢 土
《 铁路电力牵引供电设计规范》 规定 ， 人工接地体 宜采用铜或其它防腐性能好 的材质 ， 也可采用钢材质 ， 但应根据腐蚀的性质采取防腐措施。
１ 引言
电气 化铁 路 牵 引供 电系 统 中 ， 地 系 统 是 实 现 电 接 气 化铁 路 安全 运行 的重 要保 障措 施 之一 。牵 引变 电设 施 接地 系统 的设 计 直 接 关 系 到设 备 和人 身 的安 全 ， 以 及 铁路 系统正 常运 行 的稳 定 ； 地 网材 料 类 型及 导体 接 连接 方式 的选 择 ， 直接 影 响到接 地 系统 的成本 、 全 和 安
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２ 福厦高速铁路接地 系统的设计
福 厦高 速铁 路是 我 国沿海 高速铁 路通 道 的重 要组 成 ， 高运行 速 度 为 ２０ｋ ／ ， 有 速 度 快 、 密 度 、 最 ５ ｍ ｈ 具 高 大能 力 、 全 、 适 等 特 点 ， 整 体 技 术 水 平 、 行 速 安 舒 其 运 度、 安全 舒适 度等 设计 要求 达到我 国铁 路 的最高水 平 。 该线 牵 引 变 电所 采 用 ２０ｋ 电源供 电 ， 线 采用 Ａ ２ Ｖ 正 Ｔ
满足大故障电流或雷击 电流 的快速泄流要求 ；２ 钢 （） 材质 接地线 的耐腐蚀 性较 差 ， 别 是在 沿海 地 区 ， 特 需经
常性 的对 接地 网进 行维 护甚 至 改 造 ， 地 系 统 总 成本 接 很高 ， 维护 相对 困难 。 针对 福厦 高速 铁路 情 况 ， 计 中就 以下 几个 方 面 设
ｄ ｓｇ ｃ ｍｅ ｏ ｈ ｒ ｃｉｎ ｓ ｂｓａ ｉｎ ｎ Ｆ ｚ ｏ Ｘｉｍｅ ｉ ｈ ｓ ｅ ｄ ｒ ｉ ｙ ｌ ． ｅ ｉｎ ｓ ｈｅ ｆｔ ｅ ｔａ ｔｏ ｕ ｔ ｔｏ ｓ ｏ ｕ ｈ ｕ— ａ ｎ ｈ ｇ — ｐ ｅ ａ ｌ ｉ ｗａ ｎｅ Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： ｉｈ—ｐ ｅ ａｌ ｙ；ｅ ｒｈ ｎ ｙ ｔ ｍ ；ｍａ ｅ ａｓ ｏ ａｔ ｉ ｇ ｎ ｔ ｏ ａ ｔｖ ｌａ ｅ；ｓｅ ｏ ｔｇ ｈ ｇ ｓ ｅ ｄ ｒｉｗａ ａ ｔ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｔｒ ｌ ｆｅ ｒｈ ｎ ｅ ；ｃ ｎｔｃ ｏｔｇ ｉ ｔｐ ｖ ｌ ｅ ａ
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文章 编号 ：１７ —８４ （０ ２ Ｏ —Ｏ４ —０ ６４ ２ ７ ２ １ ）１ ｏ７ ５
对接 地 网材质 进行 了比选 。 ２ １ １ 材料 的最 小截 面 比较 ．．
材料名称
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我 国电力 行业 标准 ＤＭＴ６ １—１９ ， 据 热 稳定 Ｉ ２ ９７ 根
条件 ， 地线 的最小 截 面应符 合下 式要 求 ： 接 ｓ≥ （） １
表 １ 各 所 短 路 电流 表
牵引变电 设施 ｌ 变电 ｌ Ａ 所 牵引 所 Ｔ １分区 所 ｆ线路开关站
收稿 日期 ：０ １ ５ １ ２ １－ －６ ０ 作者简 介 ： 希（ ９ １）， ， 严 １８ 一 女 工程师 。
短路电流 （ ）Ｉ ８ ０ Ｉ ５００ Ｊ ３ ０ Ｉ Ａ ｏ ０ ０ ０ ７
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２ ． ・ ｐ 值为 ６～ ． ）或 ６ １ ０６Ｑ ｍ，Ｈ ７４ ， ．２～３． ８５倍 （ 土壤 电 阻率为 ０ ２ ２． ・ ．３～ ８７Ｑ ｍ，ｐ Ｈ值 为 ７ ５— ． ） ． ９４ 。
由此看 出， 铜材质接地体其 耐腐蚀能力性较普通 钢材质可高数十倍。 由于铜材质 良好 的防腐性 ， 直接 延长 了接地系统的寿命 ， 降低 了运营单位维护 、 改造 的 成本 ， 而也保 障了 电气 化铁 路 的安全 运 行 。 进
导热系数 （／ ｒ ℃ ） Ｊｅ ａ 相 对 磁 导 率
密 度 （／ ｍ ｇｃ ）
３ ８４４ ．６ １
８ ８ ．９
０ ８ ３８ ．０ ６６ ３
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ｌ 式 ： —过地 的路流定 （； ｉ 中 — 流接线 矗电稳值Ａ ｄ ）
ｔ ｅ —— 短路 的等效持 续 时间 （ ） ｓ０
小、 耐腐蚀性能高、 电气性能优越、 寿命长， 维护工作量
小 等优 越性 。而 福厦 高 速 铁 路 地 处 东南 沿 海 ， 土壤 腐 蚀 性较 强 ， 同时 ， 短路 电流 较 大 ， 通 的镀锌 扁 钢所 构 普
３ ・ ｐ 值 为 ７ ２的情 况 ） ０ｎ ｍ，Ｈ ． 年平 均腐 蚀速 度 为 ００ １ｍ 钢在土壤 中的腐蚀速度指数为铜的 １１ ．６ ｍ， ．５— ２ ．７倍 （ ９１ 土壤 电 阻率 为 ０ ６— ５ ・ ｐ ． ４ １Ｑ ｍ，Ｈ值 为 ２６ ．
—
５ ９ ， １２ ． ） 或 ．２—５ ．５倍 （ 壤 电 阻 率 为 ２６ ～ １２ 土 ．
式的多样性 ， 结合高速铁路客运专线接地设 计要求 ， 通过 比较 、 分析不 同接地方案及 接地 网材 质的特点 ， 出 得 了不 同接地形式 的优缺 点 ， 最终确定 了接地 网材 质采用抗腐 蚀性较好 ， 流能力较强 的铜 材质接地 网。并 针 泄
对福厦线 电气设施 的具体情 况 ， 对各牵 引变 电所接 触 电势及 跨步 电势进 行 了计算 及校 验。最终确定 了福 厦 高速 铁路牵引变 电所接地 系统 的设计 方案。
关键 词 ： 高速铁路 ； 接地 系统 ； 接地 网材质 ；接触电势 ； 步电势 跨
中 图 分 类 号 ： ２４ ２ Ｕ ２ ． ５ 文 献标 识 码 ： Ａ
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ｃ —— 接 地 线 材 料 的 热 稳 定 系 数 ， 似 取 铜 为 近
２０ 钢 为 ７ 。 １， ０
从 表 ２可 以看 出 ， 材 质 的 电阻 率 低 ， 热 能 力 铜 导 强， 相对 磁 导率低 ， 据 集 肤 效应 ， 材 泄 流 能力 是 钢 根 铜
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目前 ， 内大部分 普 速 电气 化 铁 路水 平 接 地 网基 国 本 都 采用 传 统 的 一 ０× ６ ６的镀锌 扁 钢 ， 直接 地 体 采 垂 用５ ０×５Ｌ＝ ０ 的镀 锌角 钢 。室 内墙 上及 室外 架 构 ２５０ 上 的设 备 接地 线 采 用 ＋ ２的镀 锌 圆钢 ， 面基 础 的接 １ 地 地 线 采用 一２ ４的镀 锌 扁 钢 ， 分 别 与 主接 地 网相 ５× 并 连 ， 成变 电所 的接 地 系 统 。该 方 式 主 要存 在 以下 问 构 题 ： Ｉ 常 规 的钢 材 质接 地 线 ， 泄 流 能 力 较低 ， 法 （） 其 无
ＹＡＮ ＤＥＮＧ Ｘｉ Ｙｕｎ． ｈ ｎ ｃ ｕａ
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供电方式 ， 牵引变压器采用 Ｖ 接线变压器 ， ｘ 安装容量
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所 及顶溪 园变 电所 为例 ， 福厦线 接系统设计 进行 对 分析。
福 厦 高速 铁 路接 地 系统 设 计
严 希 邓 － ） ＸＩ －ｌ
（ 中铁二 院工程集 团有限责任公 司电气化设计研究 院 ， 成都 ６ ０ ３ ） １０ １ 摘 要： 接地 系统是 电气化铁路安全运 行 的一项重 要保 障措施 。鉴 于 目前 牵引变 电所接地 网设计 及处理 形
２ １ ３ 泄流 能力 比较 ．． 铜、 钢材 质导体 材 料 的基 本 特性 如表 ２所示 。
表 ２ 导体 材 料 的 基 本 特 性 表
基本特性
铜 ２ Ｏ℃ 时 的 电阻 率 （ ｎ） ｎ．１ ２ Ｃ时的电阻温度系数 （／ ０ｑ １ Ｋ） ０ ０７９ ． １ ０ ０ ３８ ．０ ５
寿命。高速铁路牵引供 电系统 ， 由于采用较高的进线 供 电电压 、 较大容量的牵引变压器、 Ｔ供电方式等， Ａ 短 路 电流 大 大增加 ； 次 控 制 系 统 对 短 路 电 流 等 引起 的 二
剧烈 电磁变 化 敏 感性 较 高 ，因此 ， 速 铁 路 中对 接 地 高 电阻 、 地 系统 散流 及 接地 系 统 热稳 定 的要 求 也 有 所 接
３４０ ０
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希， ： 等 福厦高 速铁 路接地系统设计
２１ ０ ２年 ２月
２ １ 接 地 网材质 的选 择 ．
击” 象 ， 现 严重 时甚 至会 导致 电气 设备 损坏 。 根 据 调 查 ， 材 接 地 体 在 地 下 （ 壤 电 阻 率 为 钢 土
《 铁路电力牵引供电设计规范》 规定 ， 人工接地体 宜采用铜或其它防腐性能好 的材质 ， 也可采用钢材质 ， 但应根据腐蚀的性质采取防腐措施。
１ 引言
电气 化铁 路 牵 引供 电系 统 中 ， 地 系 统 是 实 现 电 接 气 化铁 路 安全 运行 的重 要保 障措 施 之一 。牵 引变 电设 施 接地 系统 的设 计 直 接 关 系 到设 备 和人 身 的安 全 ， 以 及 铁路 系统正 常运 行 的稳 定 ； 地 网材 料 类 型及 导体 接 连接 方式 的选 择 ， 直接 影 响到接 地 系统 的成本 、 全 和 安
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２ 福厦高速铁路接地 系统的设计
福 厦高 速铁 路是 我 国沿海 高速铁 路通 道 的重 要组 成 ， 高运行 速 度 为 ２０ｋ ／ ， 有 速 度 快 、 密 度 、 最 ５ ｍ ｈ 具 高 大能 力 、 全 、 适 等 特 点 ， 整 体 技 术 水 平 、 行 速 安 舒 其 运 度、 安全 舒适 度等 设计 要求 达到我 国铁 路 的最高水 平 。 该线 牵 引 变 电所 采 用 ２０ｋ 电源供 电 ， 线 采用 Ａ ２ Ｖ 正 Ｔ
满足大故障电流或雷击 电流 的快速泄流要求 ；２ 钢 （） 材质 接地线 的耐腐蚀 性较 差 ， 别 是在 沿海 地 区 ， 特 需经
常性 的对 接地 网进 行维 护甚 至 改 造 ， 地 系 统 总 成本 接 很高 ， 维护 相对 困难 。 针对 福厦 高速 铁路 情 况 ， 计 中就 以下 几个 方 面 设
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