铁路贯通地线系统.docx

铁路贯通地线系统淮平：江苏亨通线缆科技有限公司，副总工程师，高级工程师，江苏 苏州，215234摘要：应用于铁路信号系统的贯通地线及附 件是目前的尖端技术产品，是保障铁路行车安 全，实现列车高速、重载、通信信号技术数字 智能化的关键设施。阐述铁路贯通地线系统的 必要性及其独特结构和优异性能。在我国轨道 交通快速发展的背景下，贯通地线系统将会有 良好的市场前景。 关键词：贯通地线；结构；性能1铁路贯通地线系统概述铁路贯通地线系统是将轨道沿线的牵引供电回流 系统、电力供电系统、信号系统、通信及其他电子信息 系统、建筑物、道床、站台、桥梁、隧道、声屏障等需 要接地的装置通过贯通地线连成一体的接地系统，形成 一个具有共用接地系统的等电位连接构成的一个等电位 体。同时该贯通地线也是牵引回流的一个主要回路，充 分集成了构筑物如桥梁、隧道、接触网基础、建筑物等 自然接地体作为综合接地的一部分。我国对贯通地线系统的研究刚刚起步，针对客运专 线电气化铁路运行速度高、牵引电流大、行车密度高和 钢轨泄漏电阻大及牵引网采用at供电方式的特点，参 照国际国内较高的安全接地标准和要求，提出我国客运 专线电气化铁路采用的贯通地线系统，进一步保证运营 者、乘客及各类电气设备的安全。贯通地线系统的研究包括2个重点：一是牵引网回 流接地对人员安全的影响，二是系统内各设备的安全。 因此，提出适应我国安全规范的高低压兼容、强弱电统 一的贯通地线系统具有十分重要的意义。1.1 无砟轨道的应用随着我国高速铁路、客运专线、城市轨道交通的 兴起和既有普通铁路提速与电气化改造，对线路稳定 性、安全性要求越来越高，无砟轨道被广泛应用，钢筋 混凝土结构的无砟轨道以其整体性好、稳定性强、坚固 耐用、轨道变形小、有利于高速行车、可大大降低维护 保养工作量等一系列优点取代了由道砟铺垫的道床，已 成为世界高速铁路和客运专线的发展趋势。但由于无砟 轨道的钢筋混凝土结构使钢轨对大地的泄漏电阻大大提 高，因此造成的主要危害有：（1）可能导致沿线作业 人员触电事故；（2）在车站站台，乘客上下车时可能 遭受电击或产生电麻的感觉；（3）容易引起同轨道相 连的信号设备功能不良或产生故障；（4）会引起钢轨 与轨枕间绝缘垫板的加速老化，甚至烧毁。因此必须采 取适当措施降低钢轨电位。1.2 信号系统设备的综合接地早期铁路信号设备多由机电产品构成，抗雷击能力 较强，对防雷要求及标准不高，多以各自设备分散设置 的防雷元器件和地缆来防护。由于这种设计没有把信号 设备的防雷器件和建筑物的防雷作为一个系统来考虑， 加之信号设备主要分散设置在铁路沿线，导致信号设备 工作期间很容易受到不同地区雷电的影响。1.3 交流牵引网根据牵引供电系统的特点和回流接地的基本原理， 对交流电气化铁路钢轨电位分布的规律与特征进行理论 研究，并分析影响钢轨电位的原因，提出等电位连接和 设置贯通地线接地系统来降低钢轨电位。牵引网采用at- 88 - chinese railways 2014/04铁路贯通地线系统淮平技术与应用供电系统（由自耦变压器、正馈线、接触导线和保护导线 组成的供电系统，它能迫使绝大部分机车电流经钢轨和回 流线路流回牵引变电所，这种供电方式称为自耦变压器供 电方式，简称at供电系统），在牵引供电系统出现设备 闪络故障时，贯通地线系统应为其提供可靠迅速的闪络保 护通道，使故障电流快速切断，形成消除危险电位持续泄 流的通道，以达到接触电压和轨道电位的要求。1.4 “四电”集成目前新建电气化铁路中通信、信号、电力、电气 化供电的“四电”集成已广泛应用，如仍采用分别接 地方式，虽然系统内设备间的电压差可消除或限制，但 不同系统间仍不可避免地存在电位差，人身和设备的安 全问题仍不能彻底解决。只有各系统、各设备采用共同 的综合接地系统，实现等电位连接，才能彻底消除安全 隐患。高速铁路和客运专线的快速发展使列车运行速度 高、行车密度高、牵引电流大，且故障短路电流与钢轨 泄漏电阻大，导致钢轨电位急剧升高，威胁到人身和设 备安全，必须考虑钢轨电位、信号系统设备及牵引网回 流接地等综合接地问题，由此提出铁路系统贯通地线的 概念和技术要求。2 铁路贯通地线系统基本要求轨道交通的弱电系统希望轨道对地具有高阻抗性， 以保证其传输电路的灵敏性和可靠性，牵引供电系统又 需要在高速大电流牵引条件下轨道对地具有低阻态，以 确保钢轨电位满足在标准值之下。随着铁路无砟轨道、 信号系统设备的综合接地、“四电”集成的广泛应用， 整个系统的安全性越来越重要，贯通地线系统也显得尤 为关键。通常铁路接地电阻的要求为：（1）防雷和防强电 的接地电阻10 ；（2）弱电设备的感应防雷电阻 4 或1 ；（3）工作设备接地电阻4 ；（4）承 载相应的短路电阻负载。3 铁路贯通地线系统解决方案贯通地线各级系统以沿线敷设对地电阻小于或等于 1 的贯通地线作为接地平台，轨旁和站区信号设备就 近接入贯通地线，实现沿线信号设备的等电位连接，避 免了不同设施之间因电位不同造成的损害。贯通地线系统由贯通地线、接地装置及接地连接线组成。系统以沿 线两侧分别敷设的贯通地线为主干线，充分利用桥梁、 隧道、路基地段构筑物设施内的接地装置作为接地体， 形成等电位综合接地平台。首先贯通地线将铁路沿线建筑物、构筑物的防雷接 地，强弱电设备的工作接地、保护接地、防过电压接地、 防静电接地、屏蔽接地装置等电位连接起来，以确保人身 和设备安全。同时贯通地线还与钢轨、保护线与回流线及 大地共同组成了牵引回流系统。因此需要确定导体的电流 分配，进而确定贯通地线的截面。分配电流考虑两个方 面：一是正常工作的负荷电流，二是短路故障电流。3.1 铁路用环保型合金护套贯通地线3.1.1 贯通地线的结构环保型合金护套贯通地线的作用是在沿线建立接地 平台，实现各接地系统的等电位连接，建立低接地电阻 和大负荷电流的传输回路。合金护套贯通地线是以纯铜 导体为电流负载的传输导体，以合金铜等材料为护套接 地的功能复合型产品，其合金护层既具有防腐特性又具 有高导电性和和防氧化性能，不仅有效解决了原有铅护 套电缆污染环境等问题，且传输性能良好。贯通地线结 构见图1。铜导体合金铜外护套（1）规格为25/35 mm2铜导体合金铜外护套（2）规格为50/70 mm2 图1 贯通地线结构chinese railways 2014/04 - 89 -技术与应用3.1.2 贯通地线的性能贯通地线的机械物理、电气性能、环保性能及耐腐蚀性 能符合表1表4。3.2 贯通地线附件贯通地线的附件组成见表5。3.3 贯通地线防护（1）在某些特殊地点应采用上、下各覆土100 mm，然 后再用砖防护。具体包括：接近及交叉其他电缆时；穿越种 有农作物的耕地时；穿越居民点；必须减少贯通地线的埋设 深度时。铁路贯通地线系统淮平名称用途“c”形压接件贯通地线的接续和“t”形引接的接续“l”形连接件贯通地线与桥梁、隧道内接地端子的连接采用 “l”形连接件路基型接地端子 用于路基地段的接地端子桥隧型接地端子 用于桥梁、隧道及无砟轨道板的接地端子由不锈钢钢丝绳、2个不锈钢线鼻组成。不锈钢连 接线分别用于桥墩与梁间连接、无砟轨道板与板间不锈钢连接线连接、无砟轨道板（每100 m）与贯通地线系统间 连接，不锈钢连接线两端的不锈钢线鼻分别通过防 盗螺栓与需连接部位的接地端子栓接表5 贯通地线附件项目指标试验依据标准贯通地线规格25 mm20.727gb/t 3048.42007规格35 mm20.524直流电阻规格60 mm20.312（20 ）/（km-1）规格70 mm20.268规格95 mm20.193导体的断裂伸长率（软圆铜线）/%25gb/t 3048.32007表1 贯通地线导体性能项目指标要求试验依据标准护套厚度/mm1.0gb/t 2951.112008抗张强度（中值）/mpa260gb/t 2951.112008断裂伸长率（中值）/%25gb/t 2951.112008体积电阻率（20）/（mm2m-1）0.09gb/t 3048.32007表2 贯通地线护套性能有害物质有害物质含量/（mgkg-1）试验依据标准汞（hg）1 000sj/t 113652006铅（pb）1 000镉（cd）100六价铬（cr vi）1 000表3 贯通地线环保性能表4 贯通地线耐腐蚀性能（2）穿越轨道时，可选用热镀锌钢管进行防 护。穿越轨道的防护管，其两端应超出轨枕500 mm 以上。（3）穿越公路时，应采用热镀锌钢管防护， 其两端应伸出公路边沿500 mm以上。（4）穿越水沟、水渠时，应采用热镀锌钢管 防护。（5）各种防护管的内径应不小于贯通地线外 径的3倍。（6）贯通地线施工后应按设计规定的要求对 标志进行编号。4结束语项目指标试验依据标准人造气氛腐蚀试验：盐雾试验（24 h）7级gb/t 101251997通常凝露条件下二氧化硫腐蚀试验（24 h）7级gb/t 97892008金属材料实验室均匀腐蚀试验（70 ，168 h）（1）酸溶液：hcl（ph值：1.92.0）（2）盐溶液：5%nacl（ph值：6.97.10.05 mm/ajb/t 79011999（3）碱溶液：naoh（ph值：11.011.1）随着我国铁路、城市地铁、轻轨建设的迅速 发展，轨道交通领域将会出现前所未有的发展前 景，这必然拉动行业经济飞速发展，给行业带来一 次良好的投资、发展机遇。依据相关规划估算，每 公里电气化铁路使用贯通地线约5 km（双线，包括