神朔铁路桥头牵引变电所接地网改造方案研究与设计

摘 要：牵引变电所的良好接地是铁路牵引供电系统安全运行的重要保障。以神朔铁路桥头牵引变电所为例，分析了接地网改造的必要性，通过方案比选，结合变电所的周围环境，以外引地网为最终方案，解决了既有牵引变电所地网接地电阻过高的问题，可以作为其他既有牵引变电所接地网改造的参考。

关键词：铁路；牵引变电所；接地网；电阻

中图分类号：TM862 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.133

神朔铁路于1996-07-01开通运营，是国家I级电气化重载铁路，也是我国继大秦铁路之后的第二条西煤东运大通道。神朔铁路运营已20年，大部分供电设施已老化，包括变电所的接地网。为了满足神朔铁路的大量运输需求，迫切需要整治整修。

1 桥头牵引变电所的接地网改造的必要性

既有地网采用扁钢，经过多年使用锈蚀、老化严重，导致接地电阻过高，二次设备曾发生过误动，过大的回流电流也曾将变电所接地装置的引入线烧损，难以满足牵引供电系统安全运营维护的要求。为了保证桥头牵引变电所的安全、可靠运行，避免影响铁路运输安全以及运营维护人员的身体安全，迫切需要对桥头牵引变电所的地网进行改造。

2 桥头牵引变电所的接地网改造方案

2.1 桥头牵引变电所所处的地理环境

桥头牵引变电所位于神保公路上方的山坡上，所址周边均为石质地带，土壤电阻率高达1 000 Ω。而神保公路下方不远有一条河流，水流不大，河滩平坦，如图1所示。

2.2 接地网改造方案比选

根据《交流电气装置的接地设计规范》（GB/T 50065—2011），在高土壤电阻率地区，可以降低接地电阻的方法有以下3个：①敷设外引地网至电阻率较低的土壤中。比如采用井式、深钻式接地及或采用爆破式接地极。②填充电阻率较低的物质或降阻剂，但应确保填充材料不会加速接地的腐蚀和其自身的热稳定。③敷设水下接地网。可在水库、上游围堰、施工导流隧洞、尾水渠、下游河道或附近的水源中的最低水位以下区域敷设人工接地极。

由于桥头牵引变电所周边均是石质地带，深层土壤也是石头，采用深井接地極方案的工程量大、工程实施性差、投资高，降阻效果也不一定好。采用离子接地极，虽然当初降阻效果明显，但是离子接地极使用寿命短，几年后接地电阻又会升高。经过现场调查桥头牵引变电所的地理环境发现，有涵洞穿过神保公路。在此情况下，可以敷设外引地网至土壤电阻率低的河滩中，而不破坏公路。此方案降阻效果明显，接地网的寿命长，投资也在可控范围内。

综合以上分析，桥头牵引变电所可采用敷设外引地网至河滩中的方案。

2.3 接地网改造的具体设计

选择接地装置材料时应综合考虑以下要求：耐腐蚀性能强，能承受大电流，寿命周期长，还要考虑接地装置施工的难易程度和工程投资。目前，常用的接地装置材料是钢和铜，也有采用铜包钢的。相比钢，铜的耐腐蚀能力强，铜接地网的寿命能保证可靠运行25年左右。结合接地材料的使用年限、降阻效果，本次接地主材选用铜材。

新敷设的接地网埋深为0.8 m，水平接地体采用截面积为300 mm2的铜绞线，垂直接地极采用铜棒接地体。既有电缆沟内接地扁钢更换采用50 mm×5 mm的镀锌扁钢，既有室外架构、室外地上设备接地引下线更换采用新的Φ12圆钢接地引下线。外引地网至变电所外侧神保公路南侧的河滩里，外引地网和主地网有两条铜绞线相连。

所有室外架构、室外地上设备的接地引下线必须连至主接地网，但不得连至电缆支架的接地线上。室内引至室外接地线应与新地网连接。轨回流电缆（扁钢）不得与主接地网连接，相交之处轨回流电缆（扁钢）应按埋深1 m敷设。接地线之间采用热熔焊接，所有钢接地线应做热镀锌处理。

独立避雷针的接地装置与变电所接地网地中距离不宜小于3 m，避雷针接地电阻不宜大于10 Ω，当接地电阻不达到要求时，避雷针接地装置可与主接地网相连，避雷针与主接地网的地下连接点至27.5 kV设备的接地线与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m。

3 结论

结合桥头牵引变电所的实际情况，充分利用既有的地理条件，采用外引地网至土壤电阻率低的方案，工程实施性强，不仅满足了技术上的要求，也满足了工程经济性上的要求。施工完毕后，实测接地电阻、跨步电势和接触电势均满足相关规范要求。本次既有变电所接地网的改造方案对类似工程有一定的参考意义。

作者简介：丁雪成（1983—），男，河北衡水人，硕士，2011年毕业于西南交通大学轨道交通电气化与自动化专业，现在为中铁第五勘察设计院集团有限公司工程师。

〔编辑：张思楠〕