高速鐵路防雷與綜合接地

高速鐵路防雷與綜合接地技術(shù)西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院電話講：曹曉斌E-mail：caoxiaobin@163.com主要內(nèi)容雷電的起源及主要參數(shù)雷電對(duì)高速鐵路的危害防雷措施與作用高速鐵路防雷技術(shù)的發(fā)展綜合接地技術(shù)1、雷電的起源及主要參數(shù)1、大自然中的雷電活動(dòng)

在全球范圍內(nèi)，雷電發(fā)生頻率是很高的，任何時(shí)刻大約有2000個(gè)地點(diǎn)遇上雷暴，每秒鐘就有上百次雷電，每天約有800多萬(wàn)次雷電，一年中平均發(fā)生30多億次雷電，每次閃電在微秒級(jí)的瞬間釋放出約55kW.h的能量。森林火災(zāi)有50％以上因雷電引發(fā)；人們居住生活的建筑物屢遭雷擊破壞；電力、石化等工業(yè)設(shè)施常因雷擊而發(fā)生災(zāi)難性事故。視頻：雷暴

太空中看地球上的雷電活動(dòng)3、雷電的產(chǎn)生1、大自然中的雷電活動(dòng)1、大自然中的雷電活動(dòng)2、雷云的產(chǎn)生感應(yīng)起電說(shuō)溫差起電說(shuō)凍結(jié)起電說(shuō)破碎起電說(shuō)電離起電說(shuō)摩擦起電說(shuō)感應(yīng)起電說(shuō)地球是一個(gè)帶電的大電容，電離層帶正電，地殼表面帶負(fù)電，帶電量約為50萬(wàn)庫(kù)侖。水滴（也可能是冰晶、雹粒）在垂直大氣電場(chǎng)中感應(yīng)電荷，下端為正、上端為負(fù)，與大氣中上升的負(fù)離子的電荷中和，使水滴帶負(fù)電，形成雷（雨）云起電后的電荷分布。2、雷云的產(chǎn)生溫差起電說(shuō)冰塊中同時(shí)存在氫離子（H+

）和氫氧根離子（OH

），由于冰塊兩端溫度不同，會(huì)產(chǎn)生發(fā)生離子擴(kuò)散現(xiàn)象。氫離子質(zhì)量輕，擴(kuò)散快，冷端呈現(xiàn)帶正電。在對(duì)流氣流和重力的作用下，形成雷（雨）云起電后的電荷分布。2、雷云的產(chǎn)生凍結(jié)起電說(shuō)

在云層重有許多過(guò)冷水滴，當(dāng)過(guò)冷水滴與霰粒碰撞時(shí)，會(huì)立即凍結(jié)，這叫撞凍。當(dāng)發(fā)生撞凍時(shí)，過(guò)冷水滴外部立即凍成冰殼，但它的內(nèi)部仍暫時(shí)保持著液態(tài)，并且由于外部?jī)鼋Y(jié)放的潛熱傳到內(nèi)部，其內(nèi)部液態(tài)過(guò)冷水的溫度比外面的冰殼高。溫度的差異使得凍結(jié)的過(guò)冷水滴外部帶上正電，內(nèi)部帶上負(fù)電。2、雷云的產(chǎn)生三個(gè)主要階段：先導(dǎo)產(chǎn)生階段；先導(dǎo)發(fā)展階段；通道形成及放電階段；閃電的初始擊穿：

在有積雨云存在的大氣中，積雨云的下部有一負(fù)電荷中心與其底部的正電荷電荷中心附近局部地區(qū)的大氣電場(chǎng)達(dá)到104v/cm左右時(shí)，則負(fù)、正電荷之間的云霧大氣會(huì)被擊穿，負(fù)電荷向下中和掉正電和，這時(shí)從云層下部到云底部全部為負(fù)電荷區(qū)。3、雷電的產(chǎn)生先導(dǎo)流注：

隨大氣電場(chǎng)的進(jìn)一步加強(qiáng)，進(jìn)入起始擊穿的后期，電子與空氣的分子發(fā)生碰撞，形成天空中帶電的雷雨云的云粒（或水成物）向地面延伸，在雷雨云下形成從云層向下的流光，表現(xiàn)為一條暗淡的光柱，即先導(dǎo)流注。幾個(gè)參數(shù)：每級(jí)通道變化范圍約3~200m平均速度約1.5

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cm/s間隙時(shí)間約30~125us每一級(jí)的推進(jìn)速度約5

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cm/s通道直徑約1~10m每一級(jí)的擊穿方向是不確定的折線3、雷電的產(chǎn)生閃電通道：

流注先導(dǎo)不斷地向地面發(fā)展，從而形成多枝狀的充滿負(fù)電荷（對(duì)負(fù)地閃）的通道，其中有一枝是充滿負(fù)電荷（對(duì)負(fù)地閃）的主通道，稱為電離通道或閃電通道，簡(jiǎn)稱為通道。主放電過(guò)程：放電主通道到達(dá)地面，或與大地放電迎面會(huì)合以后，就形成云層到地面的全程（雷擊放電通道）放電，此時(shí)云中電荷通過(guò)主放電通道流入大地，形成主放電。3、雷電的產(chǎn)生回?fù)暨^(guò)程：當(dāng)梯級(jí)先導(dǎo)與連接先導(dǎo)會(huì)合，形成一股明亮的光柱，沿著梯式先導(dǎo)所形成的電離通道由地面高速?zèng)_向云中，這稱為回?fù)?。幾個(gè)參數(shù)：回?fù)綦娏骺蛇_(dá)10kA?；?fù)羲俣燃s2

109

~2

1010

cm/s回?fù)敉ǖ乐睆郊s0.1~0.23cm回?fù)敉ǖ罍囟瓤蛇_(dá)100000C回?fù)魰r(shí)間約60us3、雷電的產(chǎn)生4、雷電的種類閃電的類型：從閃電表面的形狀分類，則可分為：線狀閃電帶狀閃電片狀閃電聯(lián)珠狀閃電球狀閃電從閃電的空間位置分類，則可分為：云內(nèi)閃電云際閃電晴空閃電云地閃電云與大地之間的閃電簡(jiǎn)稱地閃，對(duì)人類的關(guān)系最密切，是防雷研究的主要對(duì)象閃電的類型：從閃電表面的形狀分類，則可分為：線狀閃電片狀閃電帶狀閃電聯(lián)珠狀閃電球狀閃電線狀閃電

片狀閃電

帶狀閃電

鏈珠狀閃電

球狀閃電

從閃電的空間位置分類，則可分為：云內(nèi)閃電云際閃電晴空閃電云地閃電云與大地之間的閃電簡(jiǎn)稱地閃，對(duì)人類的關(guān)系最密切，是防雷研究的主要對(duì)象

大地被雷擊時(shí)，多數(shù)是負(fù)電荷從雷雨云向大地放電，稱之為負(fù)地閃；少數(shù)是正電荷從雷雨云向大地放電，稱之正地閃?？臻g位置（性質(zhì)）晴天放電雷云閃電云內(nèi)閃電云際閃電云地閃電1、雷電流波形1）波頭時(shí)間及波長(zhǎng)

雷電流是一個(gè)非周期的瞬態(tài)電流，通常是很快上升到峰值，然后較為緩慢的下降。雷電流的波頭時(shí)間【T1】是指雷電流從零上升到峰值的時(shí)間，又稱為波前時(shí)間；波長(zhǎng)時(shí)間【T2】是指從零上升到峰值，然后下降到峰值的一半的時(shí)間，又稱為半峰值時(shí)間。由于在雷電流波的起始和峰值處常常疊加有振蕩，很難確定其真實(shí)零點(diǎn)和到達(dá)峰值的時(shí)間，因此，我們常用視在波頭時(shí)間T1和視在波長(zhǎng)時(shí)間T2來(lái)表示雷電流的上升時(shí)間和半峰值寬度，一般記為T1/T2，如下圖所示：5、雷電的波形及主要參數(shù)雷電流標(biāo)準(zhǔn)波形正極性雷電流波形負(fù)極性雷電流波形2）標(biāo)準(zhǔn)波形

[英]R.H.Golde《雷電》一書的記載和近年來(lái)大量的觀測(cè)表明：雷電流具有單極性的脈沖波形，大約有80-90%的雷電流是負(fù)極性的，常見(jiàn)的負(fù)電流波形前沿呈拱形。國(guó)外在圣薩爾瓦托山、紐約州府大廈、意大利和其它高建筑物等觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)獲得的電流波記錄都顯示出有相似的拱形前沿，到達(dá)峰值雷電流的中值時(shí)間有的是5.5μs，有的是7μs。在IEC標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)標(biāo)中規(guī)定的雷擊測(cè)試波形主要有：8/20us、10/350us（電流波）、10/700us以及1.2/50us（電壓波）等。3）雷電流幅值

通常定義雷電流為雷擊于低阻接地電阻(Ri≤30Ω)的物體時(shí)流過(guò)雷擊點(diǎn)的電流。它近似等于電流入射波I0的兩倍，即一般地區(qū)，雷電流幅值超過(guò)的概率可按下式計(jì)算波前陡度的最大極限值一般可取50kA/us左右。4)雷電流的波前時(shí)間、陡度及波長(zhǎng)雷電流的波前時(shí)間T1處于1～4us的范圍內(nèi)，平均為2.6us。波長(zhǎng)T2

處于20～100us的范圍內(nèi)，多數(shù)為40us左右。我國(guó)防雷設(shè)計(jì)采用2.6/40us的波形；在絕緣的沖擊高壓試驗(yàn)中，標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓的波形定為1.2/50us

雷電流波前的平均陡度(kA/us)

3、過(guò)電壓保護(hù)中雷電的幾個(gè)主要

參數(shù)

雷電放電涉及到氣象、地形、地質(zhì)等許多自然因素，有一定的隨機(jī)性，因而表征雷電特性的參數(shù)也帶有一定的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。在防雷設(shè)計(jì)中，雷暴日、雷電流波形、幅值等參數(shù)是我們比較關(guān)心的幾個(gè)參數(shù)。1）雷暴日為了表征雷電活動(dòng)的頻率，采用年平均雷暴日【Td】作為計(jì)算單位。無(wú)論一天內(nèi)聽(tīng)到幾次雷聲，只要有一次，該天就記為一個(gè)雷暴日，一天有多次，仍記為一個(gè)雷暴日。

2）雷暴小時(shí)

一年中發(fā)生雷電放電的小時(shí)數(shù)，在一個(gè)小時(shí)內(nèi)只要有一次雷電，即計(jì)為一個(gè)雷電小時(shí)（Th）5、雷電的波形及主要參數(shù)3）雷電活動(dòng)區(qū)域的劃分根據(jù)雷電活動(dòng)的頻度和雷害的嚴(yán)重程度，我國(guó)根據(jù)年平均雷暴日數(shù)分類：

T~>90的地區(qū)叫做強(qiáng)雷區(qū)

T≥40的地區(qū)為多雷區(qū)

15≤T≤40的地區(qū)為中雷區(qū)

T≤15的地區(qū)為少雷區(qū)?？谑衅骄昀妆┤?05天，屬?gòu)?qiáng)雷區(qū)。我國(guó)一些重要城市的年平均雷暴日

地名雷暴日數(shù)（d/a）地名雷暴日數(shù)（d/a）地名雷暴日數(shù)（d/a）地名雷暴日數(shù)（d/a）北京市36.3蘇州市28.1鄭州市21.4自貢市37.6天津市29.3南通市35.6洛陽(yáng)市24.8貴陽(yáng)市49.4上海市28.4徐州市29.4三門峽市24.3遵義市53.3重慶市36.0杭州市37.6武漢市34.2昆明市63.4石家莊市31.2寧波市40.0宜昌市44.6拉薩市68.9太原市34.5溫州市51.0長(zhǎng)沙市46.6西安市15.6呼和浩特市36.1合肥市30.1衡陽(yáng)市55.1蘭州市23.6包頭市34.7蚌阜市31.4廣州市76.1漢中市31.4沈陽(yáng)市26.9安慶市44.3深圳市73.9西寧市31.7大連市19.2福州市53.0湛江市94.6銀川市18.3長(zhǎng)春市35.2廈門市47.4南寧市84.6烏魯木齊市9.3吉林市40.5南昌市56.4柳州市67.3?？谑?04.3哈爾濱市27.7濟(jì)南市25.4桂林市78.2瓊中115.5南京市32.6青島市20.8北海市83.1香港34.0常州市35.7煙臺(tái)市23.2成都市34.0臺(tái)北市27.94）地面落雷密度

對(duì)于雷電放電來(lái)說(shuō)，云與云之間的放電次數(shù)多于云對(duì)地放電次數(shù)，而上述雷暴日或雷暴小時(shí)對(duì)于這一事實(shí)沒(méi)有加以區(qū)分。從防雷角度分析，地閃發(fā)生的頻數(shù)是確定地閃對(duì)人類和建筑物的最重要的參數(shù)。

雷云對(duì)地放電的頻繁程度，用地面落雷密度【Ng】來(lái)表示。其定義是每個(gè)雷電日每平方公里上的平均落雷次數(shù)，又稱地閃密度。它的定義為一年中單位地表面積上空所出現(xiàn)的地閃次數(shù)的多年平均值。

總的閃電密度為地閃、云閃密度之和。單位為次/km2秒，或次/km2年。在雷暴活動(dòng)期間，各地的閃電密度相差很大。因此需要對(duì)一定面積范圍內(nèi)的平均總閃電密度和平均地閃密度進(jìn)行足夠長(zhǎng)期觀測(cè)，得到足夠的資料進(jìn)得分析統(tǒng)計(jì)。觀測(cè)表明，當(dāng)雷暴發(fā)展到后期，云閃要比地閃出現(xiàn)的閃電密度高；我國(guó)過(guò)電壓保護(hù)規(guī)程取地面落雷密度為：

Ng=0.015/k㎡d

近年來(lái)，我國(guó)一些單位采用雷電定位系統(tǒng)測(cè)量表明，在大多數(shù)情況下，Ng的數(shù)值為0.09/k㎡d0.1/k㎡d。實(shí)際上Ng值與年平均雷電日數(shù)Td有關(guān)。通常，當(dāng)Td增大時(shí)，Ng也隨之增大，由于我國(guó)幅員遼闊，Td的變化很大，很難取統(tǒng)一的一個(gè)值。因此，一些學(xué)者認(rèn)為采用國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議33委員會(huì)1980年推薦的計(jì)算公式較為合理，該公式為：

Ng=0.0237Td1.3

我國(guó)建筑物防雷規(guī)范GB50057-94使用的Ng接近這一數(shù)值，式中系數(shù)取0.024。2、雷電對(duì)高速鐵路的危害2.1電氣化鐵路的雷害現(xiàn)狀電氣化鐵路遭受雷擊會(huì)造成信號(hào)、通信和電力系統(tǒng)設(shè)備的損壞，“7.23”甬臺(tái)溫特大軌道交通事故發(fā)生前的7分鐘內(nèi)，累計(jì)雷擊近100次，是造成此次事故發(fā)生的一大誘因。2.2接觸網(wǎng)的雷擊類型電磁感應(yīng)雷電流入地、接地電阻波阻抗、雷電流以上3種情況都可能導(dǎo)致接觸網(wǎng)故障。2.3變電所雷擊類型直擊雷傳輸雷地電位反擊2.4高速鐵路的特點(diǎn)高速鐵路采用了大量的高架橋以及隧道結(jié)構(gòu)，如京滬高鐵全線共有高架橋梁238座，隧道22座，總長(zhǎng)度達(dá)1061公里，占全線長(zhǎng)度的80.5%，高架橋抬升了高速鐵路本身的高度，使得懸掛系統(tǒng)收集雷擊的寬度增大，遭受雷擊的概率增加。3、防雷措施的種類及作用3.1防雷措施的組成高速鐵路屬低空防雷體系,低空防雷體系的構(gòu)成及防雷措施種類構(gòu)成如圖所示。3.2接觸網(wǎng)雷擊區(qū)域的劃分由于高速鐵路接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特殊性，其雷擊區(qū)域與輸電線路有很大的區(qū)別。接閃器（避雷針、避雷帶、避雷線）是防直擊雷的主要方法，傳統(tǒng)建筑屋防雷采用滾球法確定接閃器的防護(hù)范圍，防護(hù)等級(jí)不同，采用的滾球半徑不同。3.3接閃器的作用采用不同半徑的滾球所得到到避雷線的防護(hù)范圍不一樣，對(duì)應(yīng)的繞擊概率也不相同，但該方法不能定量分析防護(hù)效果3.3.1避雷線在防雷中的應(yīng)用3.3.2避雷線在接觸網(wǎng)防雷中的作用3.4避雷器的發(fā)展史3.4.1氧化鋅避雷器工作原理3.4.2避雷器的工作原理及失效機(jī)理安裝避雷器是防雷的重要措施，確定避雷器的安裝密度、防護(hù)范圍、分流情況和失效條件是制定合適的接觸網(wǎng)防雷措施的前提。3.4.3避雷器在防雷中的應(yīng)用3.4.4安裝避雷器對(duì)接觸網(wǎng)

耐雷水平的影響在支柱接地電阻相同的情況下，安裝避雷器可大大提高線路耐雷水平。當(dāng)支柱接地電阻為30Ω時(shí)，無(wú)避雷器時(shí)的線路耐雷水平為12kA，安裝避雷器后，線路耐雷水平提高到24.kA。3.4.5避雷器的工作范圍（a）接地電阻為5歐姆(b)接地電阻為10歐姆3.5接地系統(tǒng)在防雷中的作用通常認(rèn)為：接地是將電氣系統(tǒng)的某些節(jié)點(diǎn)或電氣設(shè)施的某些部分與大地相連接。國(guó)標(biāo)DL/T621-1997《交流電氣裝置的接地》中定義：將電力系統(tǒng)或建筑物中電氣裝置、設(shè)施的某些導(dǎo)電部分經(jīng)接地線連接至接地極。接地系統(tǒng)的好壞直接決定了防雷措施的效果3.5.1接地網(wǎng)的作用3.5.2接地電阻對(duì)接觸網(wǎng)反擊

耐雷水平的影響在相同雷電流波形的作用下，接觸網(wǎng)耐雷水平隨支柱接地電阻的增加降低幅度較大。當(dāng)支柱接地電阻從5Ω增加到30Ω時(shí)，線路耐雷水平從35kA降低到11kA，支柱落雷時(shí)電位分布曲線,曲線1為支柱接地，曲線2為支柱不接地3.5.3接地方式對(duì)耐雷水平的影響縮短接地間距，增加接地?cái)?shù)量后,線路的耐雷水平升高。3.5.4接地極間距對(duì)耐雷水平的影響3.6放電間隙的作用在絕緣子上安裝放電間隙，當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)，放電間隙之間的空氣首先擊穿，電弧不從絕緣子表面經(jīng)過(guò)，因此絕緣子的裙片不會(huì)因電弧高溫炸裂，防止了絕緣炸裂。3.7放電間隙的影響由于沖擊閃絡(luò)電壓U50%下降，導(dǎo)致接觸網(wǎng)整體耐雷水平下降；放電間隙安裝在絕緣子上，檢修人員攀爬時(shí)容易造成參數(shù)變動(dòng)，影響實(shí)際使用效果；放電間隙安裝調(diào)整較為復(fù)雜，其與操作過(guò)電壓、機(jī)車頂部絕緣子的絕緣配合較為復(fù)雜。4、高速鐵路防雷研究的發(fā)展區(qū)域劃分防雷措施架空避雷線避雷器設(shè)置位置A區(qū)雷害嚴(yán)重且重要線路，進(jìn)行全面防雷保護(hù)全線架設(shè)避雷線牽引變電所出口接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)兩側(cè)架空線與電纜連接處架空線終端B區(qū)雷害比較嚴(yán)重且重要的線路，對(duì)雷害場(chǎng)所、重點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行必要的防雷保護(hù)特別需要的場(chǎng)所沿接觸網(wǎng)架設(shè)避雷線1、牽引變電所出口2、接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)兩側(cè)3、架空線與電纜連接處4、架空線終端C區(qū)A和B以外的區(qū)域牽引變電所出口接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)兩側(cè)架空線與電纜連接處4.1日本接觸網(wǎng)防雷措施的構(gòu)成S狀horn每間隔200m加一個(gè)帶放電間隙的絕緣子來(lái)分段在架空地線分段區(qū)間的中間進(jìn)行接地。接地阻抗30Ω以下AT供電線接觸導(dǎo)線鋼軌AT保護(hù)線中性線避雷器放電開(kāi)始電壓42kV放電器放電開(kāi)始電壓：5kV接地阻抗

10Ω以下1）分相和站場(chǎng)端部的絕緣關(guān)節(jié)；

2）長(zhǎng)度2000m及以上隧道的兩端；

3）供電線或AF線連接到接觸網(wǎng)上的連接處。通過(guò)規(guī)范可以看出，我國(guó)電氣化鐵路接觸網(wǎng)防雷工程設(shè)計(jì)中，除了通過(guò)絕緣子自恢復(fù)絕緣外，還在接觸網(wǎng)系統(tǒng)相關(guān)位置設(shè)置了避雷器以達(dá)到防雷的目的。

4.2國(guó)內(nèi)接觸網(wǎng)防雷現(xiàn)狀了解接觸網(wǎng)的引雷范圍與雷電活動(dòng)參數(shù)是確定接觸網(wǎng)防護(hù)等級(jí)的先決條件。4.3接觸網(wǎng)防雷技術(shù)的研究4.4雷電活動(dòng)的地域差異雷電監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)的發(fā)展，為差異化防雷提供了實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。4.4.1不同地區(qū)雷電活動(dòng)差異我國(guó)地域遼闊，不同地區(qū)受雷電危害程度不相同。4.4.2同一地區(qū)雷電活動(dòng)差異即使是同一地區(qū)，通過(guò)雷電監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部不同區(qū)域受雷電危害程度差異也非常大。4.4.3線路沿線雷電活動(dòng)分析4.5地形對(duì)雷擊概率的影響牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)高度相對(duì)較低，受地形及建筑影響較大。4.5.1地形的屏蔽作用對(duì)于電氣化鐵路而言，地形與建筑物的屏蔽作用有效地降低了其受雷概率。4.5.2地形屏蔽作用的評(píng)估4.6差異化防雷設(shè)計(jì)差異化防雷設(shè)計(jì)是指在線路設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)不同區(qū)域的雷電流幅值分布、雷電活動(dòng)次數(shù)，被保護(hù)物體與周圍地形之間的屏蔽關(guān)系，以及被保護(hù)物體的重要程度，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性與可靠性要求，對(duì)線路不同區(qū)段采用不同的防雷措施。5、綜合接地技術(shù)由于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，機(jī)房存在直流系統(tǒng)接地、交流系統(tǒng)接地，防雷及防浪涌電流接地、防靜電接地以及信號(hào)屏蔽接地，由于機(jī)房空間的限制不允許給每一個(gè)系統(tǒng)單獨(dú)提供接地，因此提出了綜合接地的概念，此時(shí)的綜合接地主要是指在同一個(gè)接地系統(tǒng)上綜合了各種不同的接地功能。5.1綜合接地的起源計(jì)算機(jī)房綜合接地5.2地鐵綜合接地系統(tǒng)地鐵綜合接地系統(tǒng)與其它地下設(shè)備的關(guān)系地鐵綜合接地系統(tǒng)的作用鋼軌作為回流導(dǎo)體承載著牽引回流。牽引變電所回流線受電弓牽引網(wǎng)接觸線鋼軌吸上線絕緣墊板路基5.3牽引變電所綜合接地的特點(diǎn)牽引回流流過(guò)鋼軌與大地間的泄漏電阻，產(chǎn)生鋼軌對(duì)地電位。…5.4鋼軌對(duì)地電位的形成高速鐵路10000kW。普速鐵路2000-3000kW。對(duì)地泄漏電阻大。路床電阻率高。高架橋上接地引線長(zhǎng)。隧道內(nèi)路基電阻率高。導(dǎo)致鋼軌電位顯著升高。牽引負(fù)荷大無(wú)砟軌道橋隧比例高5.5高速鐵路對(duì)鋼軌電位的影響

日本山陽(yáng)新干線運(yùn)行初期鋼軌電位達(dá)750V.

我國(guó)某鐵路段現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果，牽引電流約200A，鋼軌電壓接近100V.高速鐵路牽引電流達(dá)300-500A，鋼軌電位會(huì)更高！優(yōu)點(diǎn)：理論上，可以使鋼軌電壓可降低一半；缺點(diǎn)：上下行會(huì)車時(shí)，效果不明顯；使無(wú)負(fù)荷一側(cè)鋼軌電位升高，危害天窗作業(yè)人員安全ABC接觸網(wǎng)上行軌下行軌接觸網(wǎng)ABC牽引變電所牽引變電所（1）將上下行鋼軌進(jìn)行連接橫向連接5.6降低鋼軌電位的措施直供方式+回流線降45%帶回流線直供方式AT降30%（2）改變供電方式（3）増加鋼軌與保護(hù)線的連接線（CPW）密度CPW密度增加一倍后，鋼軌電壓降低約20%（4）設(shè)置綜合接地系統(tǒng)。系統(tǒng)概述：將鐵路沿線的牽引供電回流系統(tǒng)、電力供電系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、通信及其他電子信息系統(tǒng)、建筑物、道床等需要接地的裝置通過(guò)貫通地線連成一體的接地系統(tǒng)。系統(tǒng)核心：綜合貫通地線。路基段貫通線橋梁段貫通線隧道段貫通線主要作用：減小接地電阻，降低鋼軌電壓；為沿線設(shè)備提供公共參考地電位；5.7牽引變電所綜合接地的特點(diǎn)（1）接地系統(tǒng)以綜合貫通線為主干，充分利用沿線的接地體，構(gòu)成綜合接地平臺(tái)（2）距接觸網(wǎng)5m范圍內(nèi)需要接地的設(shè)施、線路兩側(cè)20m內(nèi)建筑的接地裝置均應(yīng)接入綜合接地系統(tǒng)。（3）綜合貫通地線接入處電阻不超過(guò)1歐姆。（4）不便與綜合接地系統(tǒng)連接的第三方設(shè)備應(yīng)采取可靠的絕緣、隔離措施。5.8綜合接地設(shè)計(jì)的基本原則基本原則：（1）橋梁地段貫通地線鋪設(shè)在兩側(cè)的通信信號(hào)電纜槽內(nèi)，接地極充分利用橋墩基礎(chǔ)設(shè)置。（2）橋梁結(jié)構(gòu)的梁部、橋墩臺(tái)、承臺(tái)、基礎(chǔ)以及接地系統(tǒng)的外部接口和各結(jié)構(gòu)之間的連接均進(jìn)行接地連接,以形

成完善的接地系統(tǒng)并具備良好的接地性能。