第十三節(jié)絕緣、接地及防雷技術(shù)(三)選編課件

2023/12/6絕緣、防雷及接地技術(shù)

2023/12/6接地

絕緣子雖然起絕緣作用，但是，在通常情況下總有微弱的泄漏電流經(jīng)絕緣元件流回大地。泄漏電流的危害：

1）當(dāng)支柱對地有較大的接地電阻時，泄漏電流在支柱上形成較大過渡電壓，嚴重時會危及人身安全。

2）同時，較大的泄漏電流經(jīng)支柱（混凝土柱）內(nèi)部金屬部分鋼筋時會發(fā)熱，使金屬軟化造成支柱強度下降，拉斷支柱，危及設(shè)備安全。

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3）另外，當(dāng)絕緣元件缺殘及遭到擊穿時，會形成短路電流。但是，由于支柱本身電阻、基礎(chǔ)電阻、基礎(chǔ)至鋼軌過渡電阻以及接觸電阻值較大，在短路電流經(jīng)過這較大電阻時，無疑就限制了短路電流值，致使因短路電流不足以使繼電保護動作，而在短路點處形成長時間的連續(xù)電弧，燒損設(shè)備并在地表面形成“跨步電壓”。為避免上述情況的發(fā)生，接觸網(wǎng)應(yīng)設(shè)立接地裝置，將接觸網(wǎng)設(shè)備中非帶電的金屬部分與牽引軌經(jīng)地線直接相連。2023/12/6供電線架空地線接觸懸掛（1）絕緣老化和損壞，形成泄漏電流或短路電流；（2）電磁感應(yīng)干擾因此，《鐵路電力牽引設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：“距接觸網(wǎng)帶電部分5m以內(nèi)的金屬結(jié)構(gòu)(橋欄桿、信號機)均應(yīng)接地”；“接觸網(wǎng)在無信號軌道回路區(qū)段可直接接鋼軌，在有信號軌道回路區(qū)段可直接接扼流變壓器線圈中性點或串接火花間隙后接至鋼軌”。接地的目的和原因2023/12/6接地類型接觸網(wǎng)的接地按作用不同可分為工作接地和防護接地；根據(jù)接地系統(tǒng)的連接情況，接觸接地可分為分散接地和集中接地。工作接地是指為設(shè)備的安全運行而設(shè)置的接地，如支柱的接地、避雷器接地側(cè)接地、旨在降低鋼軌電位的金屬連接部件的接地等；防護接地是指以防護為目的而設(shè)置的接地，鐵柵欄的接地，軌道附近金屬管線為防止感應(yīng)電壓的接地，接觸網(wǎng)停電作業(yè)時接觸線的接地等。接地2023/12/6分散接地：直接接鋼軌；通過火花間隙接鋼軌。集中接地：通過回流線接地；通過PW線接地；集中接地：雙重絕緣保護方式；非絕緣保護方式接地2023/12/6接地

接觸網(wǎng)接地系指通過接地線接于牽引軌，由接地線（接地體）及接地部件組成的接地設(shè)備，稱為接地裝置。接地裝置（包括接地線和接地體）均應(yīng)有可靠的電氣連接。在通常情況下，無信號軌道回路區(qū)段，支柱的接地線直接接鋼軌；有信號軌道回路區(qū)段，支柱的接地裝置應(yīng)加設(shè)擊穿電壓不大于800V的火花間隙或保安器。在正常情況下，火花間隙可以保證支柱與鋼軌之間的絕緣，使絕緣子因老化等原因形成的泄漏電流不能直流泄向軌道。一旦絕緣子擊穿，火花間隙上出現(xiàn)高壓，間隙擊穿，這樣就把支柱和牽引軌接通。

2023/12/6接地

（一）接地線的作用接觸網(wǎng)的地線是起保護作用的。地線將接觸網(wǎng)設(shè)備中非帶電的金屬部分與鋼軌直接連接起來，接觸網(wǎng)帶電部分和非帶電部分靠絕緣子來絕緣。當(dāng)絕緣子發(fā)生擊穿、閃絡(luò)或絕緣子老化而嚴重漏電時，地線起到了很好的金屬通路。若沒有地線時，接觸網(wǎng)對地泄漏電流將會經(jīng)接地電阻很大的支柱（或隧道壁）入地，泄漏電流可能達不到使牽引變電所、開閉所、分區(qū)亭保護動作、跳閘的整定值。2023/12/6接地

（一）接地線的作用長時間不正常放電，一方面造成電能損失，另一方面導(dǎo)致設(shè)備過熱損壞。同時，泄漏電流流經(jīng)大地形成的跨步電壓會危及人身安全，它對附近地下埋設(shè)的金屬電纜以及金屬管道形成腐蝕。裝設(shè)地線后，電阻很小，泄漏電流直接入鋼軌，電流增大時會使牽引變電所保護動作、跳閘，切斷電流，起到保護設(shè)備和人身安全的作用。另外，由于保護動作可判斷出接觸網(wǎng)上出現(xiàn)了故障，可以迅速派人檢查，查出隱患，排除故障，保證安全供電。2023/12/6接地

（一）接地線的作用長時間不正常放電，一方面造成電能損失，另一方面導(dǎo)致設(shè)備過熱損壞。同時，泄漏電流流經(jīng)大地形成的跨步電壓會危及人身安全，它對附近地下埋設(shè)的金屬電纜以及金屬管道形成腐蝕。裝設(shè)地線后，電阻很小，泄漏電流直接入鋼軌，電流增大時會使牽引變電所保護動作、跳閘，切斷電流，起到保護設(shè)備和人身安全的作用。另外，由于保護動作可判斷出接觸網(wǎng)上出現(xiàn)了故障，可以迅速派人檢查，查出隱患，排除故障，保證安全供電。2023/12/6接地

（二）地線的安設(shè)鋼筋混凝土支柱地線安裝如下圖所示，地線分上、中、下三部分。拉桿底座至腕臂底座為上部地線；腕臂底座至支柱底部為中部地線；支柱底部至鋼軌為下部地線。1—上部地線；2—中部地線；3—下部地線；4—接地線連接線夾；5—鋼軌。圖：混凝土柱地線安裝2023/12/6接地

（二）地線的安設(shè)

對于鋼柱，地線直接接在鋼柱根部的螺栓孔上，另一端固定在鋼軌或接地極上，如下圖所示。與鋼軌相連的地線不得采用焊接的方式。圖：鋼柱地線安裝2023/12/6為確保接地極與大在之間的接觸電阻符合標準要求，在埋設(shè)接地極或運行一定期限（3~5年）后應(yīng)對接地極的接地電阻進行監(jiān)測，對處于城市軌道交通直流系統(tǒng)影響區(qū)域內(nèi)的接地系統(tǒng)應(yīng)加強這種監(jiān)測。接地裝置的安設(shè)接地電阻達不到標準要求的10以下時，可采取以下措施降低接地電阻值。（1）增長接地極網(wǎng)絡(luò),每增加一垂直接地體角鋼時，水平接地體扁鋼相應(yīng)加長5m，直至接地電阻達到要求為止；（2）外引接地體、將此接地體與鄰近的接地體并接；（3）在土壤中加食鹽、煤渣、木炭、爐灰等物質(zhì)；（4）化學(xué)處理土壤、更換土壤等，以提高接地體周圍土壤的導(dǎo)電率；（5）增加接地體埋設(shè)深度，深埋可以不考慮土壤凍結(jié)和干燥所增加的電阻系數(shù)。2023/12/6接觸網(wǎng)的接地2023/12/6接地（三）AT供電方式接觸網(wǎng)閃絡(luò)保護與接地目前，在AT供電區(qū)段接地保護方式采用了絕緣AT保護線方式（雙重絕緣方式）和不絕緣AT保護線方式兩種。1、絕緣AT保護線方式（雙重絕緣方式）所謂絕緣AT保護線方式，即保護線（PW線）懸掛在鋼柱上時的閃絡(luò)保護方式，如下圖2-11-9所示。圖：鋼柱絕緣AT保護線方式2023/12/6接地（三）AT供電方式接觸網(wǎng)閃絡(luò)保護與接地目前，在AT供電區(qū)段接地保護方式采用了絕緣AT保護線方式（雙重絕緣方式）和不絕緣AT保護線方式兩種。2、不絕緣AT保護線方式所謂不絕緣AT保護線方式，就是PW線在AF、PW線肩架（AP肩架）上懸掛時，不經(jīng)懸式絕緣子而直接掛在懸吊零件上。這種方式是用在鋼筋混凝土支柱上，如下圖2-11-10所示。圖：混凝土柱不絕緣AT保護線方式

2023/12/6順線路方向軌電位變化垂直線路方向地電位和軌電位變化趨勢1穩(wěn)定運行條件下的軌電位；2短路時的軌電位3短路電流UTP走行軌電位UPE大地表面電位高速接觸網(wǎng)的綜合接地裝置對于高速接觸網(wǎng)，供電回流大大增加，軌道電路的信號設(shè)備、道床結(jié)構(gòu)、牽引電流分布均發(fā)生了變化，如果不能降低軌道回流和軌道大地間的電阻，則軌電位偏高，輕則威脅車站旅客和線路維修人員的人身安全；重則燒毀預(yù)應(yīng)力鋼筋，破壞混凝土強度，損傷信號設(shè)備的絕緣，威脅行車安全。因此需要采取必要措施降低軌電位和漏泄阻抗。2023/12/6

為達到以上目的，在架空接觸網(wǎng)區(qū)域，電氣設(shè)備的外殼和導(dǎo)電部件被接到鐵路接地系統(tǒng)上，以避免運行和短路時產(chǎn)生危險接觸電壓，橋梁、隧道、變電所和支柱基礎(chǔ)的各個接地系統(tǒng)均連接到回流回路上，形成電氣化鐵路的整體接地系統(tǒng)，高速接觸網(wǎng)的綜合接地裝置2023/12/6電氣化鐵道的綜合接地系統(tǒng)高速接觸網(wǎng)的綜合接地裝置2023/12/6隧道綜合接地系統(tǒng)高速接觸網(wǎng)的綜合接地裝置2023/12/6意大利羅馬～那不勒斯線設(shè)置的綜合接地系統(tǒng)。上下行接觸網(wǎng)、保護線（PW）每隔1500m與鋼軌R(通過扼流圈)和綜合地線N紐接，上下行鋼軌每隔750m相連，上下行均敷設(shè)一條95mm2的銅線（埋深20cm）作為綜合地線。高速接觸網(wǎng)的綜合接地裝置2023/12/6高速接觸網(wǎng)的綜