《城市軌道交通電氣設備測試（第2版）》 課件5.3城軌綜合接地

《城軌防雷裝置》城軌避雷器設備目錄01城軌綜合接地設計原則及要求02鐵路接地與城軌接地的差異03綜合接地的含義04城軌綜合接地設計05城軌系統(tǒng)綜合06城軌設備接地要求01城軌綜合接地設計原則及要求城軌綜合接地設計原則及要求

一直以來接地技術都是人身安全、設備安全的重要保障措施之一。供電系統(tǒng)中的接地裝置按照工作的性質可以分為工作性接地和保護性接地。按照接地形式可以分為正常接地和故障接地兩種，按照接地的作用可以將分為工作接地和安全性接地。

工作接地是指為了線路和設備達到一定的運行要求而采取的接地方式。不同的工作接地有著不同的特殊作用。其中系統(tǒng)中性點接地可以維持相線電壓的相對穩(wěn)定，而系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地可以避免出現(xiàn)過電壓的危害，但是單相接地時另兩相對地電壓將升高。城軌綜合接地設計原則及要求

安全接地中主要包括：?防止通信設備和供電設備絕緣損壞或者設備對人身安全造成傷害而采取的保護接地；?為了消除使用過程中產生的靜電積累而引發(fā)的觸電或者過電壓的靜電接地；?防止雷電或者其他電器的電磁感應而對設備的屏蔽線外皮進行的屏蔽接地。?為了防止光電纜腐蝕而采用的陰極保護或者犧牲陽極的保護接地等。城軌綜合接地系統(tǒng)核心是貫通地線，主要作用是減小接地電阻，降低鋼軌電壓，為沿線設備提供公共參考地電位。城軌綜合接地設計原則及要求城軌綜合接地系統(tǒng)核心是貫通地線，主要作用是減小接地電阻，降低鋼軌電壓，為沿線設備提供公共參考地電位。城軌綜合接地設計原則及要求（1）綜合接地裝置的設計在保證人身安全、設備安全及運營可靠性的基礎上，盡可能減少投資。（2）綜合接地系統(tǒng)設計時，兼顧雜散電流防腐要求。當接地安全設計與雜散電流防腐設計發(fā)生矛盾時，優(yōu)先考慮接地安全設計。（3）綜合接地系統(tǒng)設計同時滿足強電設備、弱電設備及其他需要接地的車站設備對接地的要求。（4）接地網(wǎng)設置在車站供電設備房間的下方，接地網(wǎng)接地電阻不大于0.5，并應進行接觸電勢和跨步電勢的實測校核。城軌綜合接地設計原則及要求（5）接地引出線應作出明確的標記，土建施工完成后移交機電設備安裝單位。（6）接地系統(tǒng)的設計及施工充分考慮了接地引出線穿越地下車站結構底板時的防水問題，做到不滲水、不漏水。02鐵路接地與城軌接地的差異鐵路接地與城軌接地的差異

地網(wǎng)接地體除了增強地網(wǎng)散流能力、降低地網(wǎng)接地電阻之外，還主要起到限制地面的電位，確保發(fā)生短路故障時的人身與設備安全的作用。在高速鐵路中，鐵路的牽引負荷大，回流電流也隨之增大，造成地網(wǎng)電位不相等，會對人身以及設備的安全造成威脅，影響保護、測量、信號裝置，并有可能引發(fā)保護裝置的誤動或拒動，同時機車運行時起動、制動造成母線電流波動增大，產生的電磁信號對通信回路、測控保護裝置造成干擾，并影響調度中心與變電所之間的通訊?！拔麟姈|送”輸電網(wǎng)工程中，發(fā)電站、變電站、換流站以及輸電線路主要位于山區(qū)，所處的地質結構復雜多樣，部分地區(qū)的土壤電阻率達數(shù)千歐米，給接地帶來了非常大的困難。鐵路接地與城軌接地的差異

由于軌道交通使用直流牽引供電系統(tǒng)，正極接觸網(wǎng)供電，負極走行軌回流，從走行軌向道床和地下結構泄漏雜散電流。若主體結構與人工接地網(wǎng)連接，會造成雜散電流經(jīng)人工接地網(wǎng)流入大地，對人工接地網(wǎng)和地下市政金屬管網(wǎng)造成腐蝕，不能滿足雜散電流防護的要求，因此采用與主體結構隔離的人工接地網(wǎng)可以避免雜散電流的腐蝕。車站內強電、弱電、設備接地通過接地扁銅、電纜金屬鎧裝及車站水平接地網(wǎng)連接成一體，形成一個高低壓兼容、強弱電合一的綜合接地系統(tǒng)。地上出入口采用金屬框架結構，利用金屬屋面作為接閃器，鋼結構立柱作為防雷引下線，建筑物基礎鋼筋網(wǎng)作為接地極，形成獨立的外部防雷接地網(wǎng)。為防止雷電流侵入干擾，地上、地下接地網(wǎng)嚴格絕緣開，不進行任何電氣連接。鐵路接地與城軌接地的差異

軌道交通采用第三軌供電，并采用走行軌回流的供電方式，按照國家標準《城軌直流牽引供電系統(tǒng)》的規(guī)定：直流饋電的正、負極線均不接地，即城軌直流牽引供電系統(tǒng)的正、負極對地都應是絕緣的。但由于運行線路長、且城軌經(jīng)過長期運行后，走行軌對地存在泄漏電阻，走行軌對地也就存在電位差，在軌道上運行的電力機車的車身與走行軌是同電位，當線路上發(fā)生三軌接地故障時，正極電位降低，走行軌對地電位升高，致使運行在線路上的機車車身帶危險電壓。因此建議對車站靠隧道側2

m范圍內的站臺進行絕緣處理，從而使上、下車人員處在與大地絕緣的地帶，避免人員傷亡。03綜合接地的含義綜合接地的含義

城軌負荷具有波動性強、諧波含量豐富、電纜容性電流大等特點，威脅到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。城軌接地工程是一項綜合性的、復雜的系統(tǒng)工程。綜合性表現(xiàn)在該系統(tǒng)提供了沿線建筑物、構筑物的防雷接地、強弱電設備的工作接地、保護接地、防過電壓接地、防靜電接地、屏蔽接地等，幾乎涵蓋了城軌線路一定范圍內所有的系統(tǒng)設備接地和防雷接地。復雜性涉及的專業(yè)包括信號、通信、信息化、電氣化、電力、機械、橋梁、隧道、路基、站場、軌道、環(huán)工、給排水、房建等。如圖5-9所示為城軌綜合接地系統(tǒng)與其他接地系統(tǒng)的連接。3.1城軌綜合接地系統(tǒng)綜合接地的含義圖5-9城軌綜合接地系統(tǒng)與其他接地系統(tǒng)的連接綜合接地的含義

城軌綜合接地系統(tǒng)就是將城軌沿線的牽引供電回流系統(tǒng)、電力供電系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、通信及其他電子信息系統(tǒng)、建筑物、道床、站臺、橋梁、隧道等需要接地的裝置通過貫通地線連成一體的接地系統(tǒng)。接地系統(tǒng)由貫通地線、接地裝置及引接線等構成，也是城軌回流的一個主要回路，從原理上來說，其實就是一個共用接地系統(tǒng)并通過等電位連接構成城軌的等電位體，如圖5-10所示。綜合接地的含義圖5-10城軌綜合接地系統(tǒng)綜合接地的含義3.2等電位連接

等電位連接是指為了達到等電位目的而進行的導體連接，目的是防止設備與設備之間、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的電位差，確保設備和操作人員的安全。國內外大量運行經(jīng)驗表明，等電位連接是設備過電壓保護，同時也是防止觸電的有效措施，等電位連接成為共用接地系統(tǒng)和鐵路綜合接地系統(tǒng)的主要措施。

地下車站接地網(wǎng)均設置強弱電接地引出端子，分別設置強電接地母排、弱電接地母排和設備接地母排，強弱電引出接地端子的距離按不小于20

m考慮；強電接地干線和弱電接地干線不再具有電氣連接點，且相距應滿足安全距離要求，最小不得小于2

m。設備接地母排為車站內各金屬構筑件、水管、機柜及進出建筑物的其他金屬管等提供完善的接地保護；在車站各系統(tǒng)設備機房設置局部等電位連接端子排，重要設備機房還應根據(jù)接地需要設置匯流排或環(huán)形接地母線，供設備、SPD接地、靜電地板接地及等電位連接以降低在設備間可能產生的電位差，避免雷擊電磁脈沖對電器裝置造成危害。綜合接地的含義

在鐵路綜合接地系統(tǒng)中，距接觸網(wǎng)5

m范圍內需要接地的設施、線路兩側20

m內建筑的接地裝置均應接入綜合接地系統(tǒng)，形成一個良好的等電位體，沿線建筑物均應以最短的距離就近與貫通地線連接，不便與鐵路綜合接地系統(tǒng)等電位連接的第三方設施（路外公共建筑物、公共電力系統(tǒng)、金屬管線等設施）必須采取可靠的隔離或絕緣等措施，綜合貫通地線接入處電阻不超過1。04城軌綜合接地設計城軌綜合接地設計

城軌綜合接地系統(tǒng)，在設計時需要考慮周圍建筑物、供電系統(tǒng)、地下管道等電氣連接，如圖5-11所示。圖5-11城軌綜合接地系統(tǒng)與其他地下設備的關系05城軌系統(tǒng)綜合

城軌系統(tǒng)綜合5.1城軌系統(tǒng)綜合接地網(wǎng)

城軌系統(tǒng)全線設置統(tǒng)一的綜合接地系統(tǒng)：各站分別設置的接地網(wǎng)應與結構鋼筋相互連接，實現(xiàn)城軌內部真正的等電位，各站接地網(wǎng)通過接地扁鐵（銅）、電力電纜金屬屏蔽及鎧裝層、接觸網(wǎng)架空地線及隧道結構鋼筋相互連接，如圖5-12所示。

城軌系統(tǒng)綜合圖5-12城軌系統(tǒng)綜合接地網(wǎng)連接示意圖

城軌系統(tǒng)綜合

接地系統(tǒng)以綜合貫通線為主干，充分利用沿線的接地體，構成綜合接地平臺。綜合接地網(wǎng)主要由水平接地體和垂直接地體組成。接地裝置在車站底板墊層下的埋設深度不小于0.6m，水平接地體為40

mm×4

mm或50

mm×5

mm紫銅排，垂直接地體為銅鍍鋼棒。綜合接地主要器材綜合接地系統(tǒng)主要器材包括貫通地線、接地端子、接地連接導線、C形壓接件、L形連接器等。貫通地線的規(guī)格主要有銅截面積35

mm2、70

mm2，如圖5-13所示為貫通地線。城軌系統(tǒng)綜合圖5-13貫通地線城軌系統(tǒng)綜合5.2城軌車站綜合接地系統(tǒng)

城軌高架車站設一組強電設備接地引出線及一組弱電設備接地引出線及一組備用引出線，共三組。每組接地引出線為三根，其中一根為備用，全部引出到站臺板下夾層地面以上，引出車站結構底板以上的高度不小于0.5

m；接地引出線的引出點位置應便于電纜連接，且應避開軌底風道、結構墻體及軌道等；接地引出線應妥善保護，不得丟失、斷裂。城軌系統(tǒng)綜合

城軌高架車站采用金屬屋面做接閃器，鋼結構梁作引下線，柱內主筋和混凝土結構梁與鋼結構梁下部相連，柱內主筋與混凝土結構梁通長焊接作防雷引下線的一部分。與普通建筑類似，每根引下線應充分利用承臺結構主筋、樁基礎等構成自然接地體，用作自然接地體的所有結構主鋼筋均應始終貫通，應牢固焊接接地體。由于城軌高架車站包含多個弱電系統(tǒng)，因此應采用綜合接地系統(tǒng)，直流工作接地、交流工作接地、防雷接地及安全保護接地等應共用接地裝置。接地電阻一般不大于0.5，特殊情況下，可適當?shù)靥岣呓拥仉娮?，但應滿足弱電系統(tǒng)的接地要求，原則上不大于1，也要滿足接觸電壓和跨步電壓的要求。城軌系統(tǒng)綜合

城軌全線接地網(wǎng)通過鎧裝電纜、接地扁銅及車站水平接地網(wǎng)連接成一體，形成一個強弱電合一、高低壓兼容的綜合接地系統(tǒng)。進出車站的系統(tǒng)和金屬管線做好等電位連接，可靠聯(lián)結車站內各系統(tǒng)設備接地母線，并與綜合接地網(wǎng)連接。城軌高架車站內弱電系統(tǒng)眾多，為了防止雷電波入侵，車站電子系統(tǒng)宜安裝多級SPD（SurgeProtectionDevice，電涌保護器）防護，第一級安裝在配電系統(tǒng)總出線，第二級安裝在各系統(tǒng)供配電柜，第三級安裝在微電子設備前。通過級間配合，使入侵雷電波降低到電子設備的承受水平以下。

由于在城軌線路中，高架車站及高架線路地理位置的特殊性，很容易受到雷電的影響?？梢酝ㄟ^安裝接閃器、地電位均衡器及避雷器等有效的接地、提高絕緣子性能來確保線路不受雷電的影響。綜合全面的防雷措施，保證城軌系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運行，為人們的生活出行提供保障。城軌系統(tǒng)綜合5.3橋梁綜合接地系統(tǒng)

對于高架線路，可以通過可靠接地、屏蔽及加裝浪涌保護器的措施來綜合防雷。（1）橋梁地段貫通地線鋪設在兩側的通信信號電纜槽內，接地極充分利用橋墩基礎設置。（2）橋梁結構的梁部、橋墩臺、承臺、基礎以及接地系統(tǒng)的外部接口和各結構之間的連接均進行接地連接，以形成完善的接地系統(tǒng)并具備良好的接地性能。（3）預應力鋼筋不接入綜合接地系統(tǒng)，保證橋梁結構在通過高電壓、電流時結構本身的正常使用功能不受影響并安全傳導電壓、電流通過。城軌系統(tǒng)綜合5.4隧道綜合接地系統(tǒng)（1）貫通地線鋪設于兩側通信電纜槽內。（2）充分利用錨桿、底板鋼筋、非預應力鋼筋接地體，以滿足接地電阻的需求。（3）一般不增加專用接地鋼筋。如圖5-14所示為隧道綜合接地系統(tǒng)。城軌系統(tǒng)綜合5.5路基綜合接地系統(tǒng)（1）綜合地線鋪設于電纜槽正下方的基床底層中，并充分利用接觸網(wǎng)支柱基礎。（2）埋設深度距基床底層頂面－0.3～0.4

m。（3）長度超過1000

m的路基地段，每間隔500

m左右將上下行貫通地線連接一次。（4）長度為500～1000

m的路基地段，在路基段中間將上下行貫通地線連接一次。（5）長度小于500

m的路基地段，不考慮貫通地線的橫向連接。城軌系統(tǒng)綜合貫通地線圖5-14隧道綜合接地系統(tǒng)城軌系統(tǒng)綜合圖5-15路基綜合接地系統(tǒng)如圖5-15所示為路基綜合接地系統(tǒng)。06城軌設備接地要求城軌設備接地要求6.接地要求（1）接地干線、接地支線、接地電纜及接地引線所用材料的規(guī)格尺寸應符合設計要求，連接牢固、可靠、安全、接觸良好。（2）接地干線和接地支線敷設的位置應符合設計要求，便于檢查，其位置不得妨礙設備裝卸及維修。（3）干線接地扁鋼沿墻敷設，距地面垂直高度約0.2

m，距墻水平距離約0.02

m，如設有離壁墻，扁鋼通過“L形”卡子固定在地面上，非離壁墻段，扁鋼通過“S形”卡子固定在側墻上，相鄰固定點間，水平段約1

m，轉彎處為0.3～0.5

m。城軌設備接地要求（4）干線接地扁鋼表面均勻間隔刷涂黑黃條紋，條紋寬度約0.05

m。干線接地扁鋼穿墻時，應加鋼管保護。（5）接地體的連接采用電焊搭接連接時，其搭接長度：扁鋼為其寬度的2倍且至少不少于三個棱邊焊接，扁鋼與角鋼連接時，除應在扁鋼兩側焊接外，還應將扁鋼本體彎成直角形，或加上L形扁鋼，與角鋼焊接成一個整體。所有焊接處應牢固，不得有假焊或漏焊現(xiàn)象。（6）每一設備的工作接地和保護接地應單獨與接地干線可靠連接，嚴禁將幾個部件串聯(lián)接地。城軌設備接地要求（7）35

kV電纜接地應符合下列規(guī)定：①各車站變電所間35

kV環(huán)網(wǎng)電纜（包括鎧裝層及屏蔽層）兩端就近接地，如設有中間頭，中間頭兩側的電纜鎧裝層及屏蔽層應分別連接良好，不得中斷，跨接線等效截面不應小于鎧裝層及屏蔽層截面。②變電所內部的35

kV饋線電纜（包括鎧裝層及屏蔽層）在始端就近接地。③跟隨式變電所或冷站的35

kV饋線電纜（包括鎧裝層及屏蔽層）在始端就近接地。④由主站饋出的35

kV電纜，以主站為起點，每兩段（配盤長）電纜為一組，在該組電纜（包括鎧裝層及屏蔽層）的始末兩端接地，中間頭處電纜鎧裝層及屏蔽層連通；如最后僅剩一段電纜（包括鎧裝層及屏蔽層），其兩端均接地。⑤35

kV電纜單端接地時，非接地端電纜鎧裝層及屏蔽層處理同接地端，以便于電纜試驗。城軌設備接地要求（8）低壓電力電纜、控制電纜接地應符合下列要求：①低壓電力電纜接地。采用金屬鎧裝的電力電纜，連接變電所內部設備時，鎧裝層要一端接地，另一端懸空；連接變電所內外設備時，鎧裝層要兩端接地。鎧裝層一端接地時，交流設備與交流設備間的電纜在始端（指電源端）就近接地，交流設備與直流設備間的電纜在交流設備側就近接地，直流設備與直流設備間的電纜在始端（指電源端）接地。電力電纜單芯截面不大于4

mm2時，接地線截面為4

mm2；電纜截面大于4

mm2而小于120

mm2時，接地線截面為16

mm2。城軌設備接地