电气化铁道牵引变电所接地降阻技术措施.docx

电气化铁道牵引变电所接地降阻技术措施李和平(中铁二十一局集团电务电化工程公司 兰州730000)摘 要 针对高土壤电阻率地区复合接地体的施工 ,结合现场实践经验 ,给出了接地网施工的方案 、降低接地电阻的具体措施、施工方法及注意事项等 。关键词 牵引变电所 接地降阻 分析处理随着国家“十一五 ”规划铁路建设规模的不断加大 ,全国新建和改建的电气化线路四通八达 ,遍布 在国家各个行政地域。在电气化铁道供电系统中 , 由于采用了相当于中性点不接地的一线一地或两线 一地三相系统。因此 ,系统一相电流是流经钢轨和 地中的 ,也就是说牵引网包括接触网 轨道回路和 轨道 地回路。那么牵引变电所的接地网既是牵引 供电系统正常工作电流回路的一部分 ,同时也是牵 引变电所电气设备的工作接地和保护接地 。所以 , 关于牵引变电接地装置的施工方法和地网降阻的分 析处理 ,对于牵引变电所投运后的安全可靠运营是 十分重要的 。但在实际施工当中却往往被忽视 ,给 电气化铁路安全带来严重隐患 ,甚至影响人身、设备 和运输安全 。长期以来 ,尤其是对于地处西北干旱 、 沙漠、戈壁、石质地质地区 ,如何很好的解决牵引变 电所接地网降阻是牵引变电所施工中的一个难题 。 本文以兰新线武嘉段清水牵引变电所为例 ,来阐述 高电阻率土壤接地装置的施工方案及降阻措施 。虑接地时 ,继电保护工作 ,在这类系统中规定最高允许接地电压为 2 000 V 是安全的 ,因此接地电阻应 满足下式要求RJ d 2 000 / Id式中 : Id 计算用的流经接地装置的入地短路 电流 , A;R jd 考虑到季节变化时的最大接地电 阻 ,。当 Id 4 000 A 时 ,可取 RJ d 0. 5。在牵引变电所接地电阻计算当中 ,因不再考虑 Id 的变化 , 而 把 RJ d 0. 5 作为一个最低的要求值。电气化铁路牵引变电所在所址选定设计中 ,是随线路按规定距离设置 ,其移动范围相对很小 ,而西 北地区铁路沿线地质状况多为干旱 、戈壁、沙漠地 带 , 土 壤 电 阻 率 非 常 高 。根 据 测 量 可 知 多 在2 500 m以上 。我们知道 , 对于接地降阻问题 ,在实际施工当中常用的降阻处理措施是 : 外引接地 体 、打井深置接地体、接地体敷设于水下、填充电阻率低的物质 。可是 ,在西北地区由于土壤电阻率高、地域面积大 ,地上 、地下缺水 ,一般降阻剂对接地体 腐蚀性较大且耐久性差。因此 ,要确保牵引变电所接地装置安装施工 ,既安全可靠又经济又能使接地 网电阻满足设计和运营要求 ,就必须因地制宜分析采取相应新的施工方案和措施。1 牵引变电所接地技术要求及现场状况分析在不同电压等级的电力网中 ,根据运行的可靠 性和经济性 ,其中性点可以采用大电流接地系统或 小电流接地系统两种运行方式。对牵引变电所 ,其 主变压器二次绕组多采用一相接轨 、接地运行 。牵 引电流的一部分将由地经接地装置返回变压器 ,是 属于大电流接地系统的不规则运行方式。因此 ,若 发生单项接地就会有强大的短路电流从接地点流入 地中 ,产生很高的接地电压。根据我国运行经验考2 高电阻率土壤接地装置的施工方案及降阻措施在电气化铁道牵引变电所施工中 ,接地网敷设 一般属前期隐蔽工程 ,一次处理不好会造成很大的收稿日期 : 2007 - 04 - 15铁道建筑技术RA ILW A Y CO N S TRU C T IO N TEC HNO LO G Y2 00 7 (增 )217电气化与通信信号经济损失和安全隐患。因此 ,施工单位必须引起足够的重视 。首先要根据当地的气候、地形、土质、设 计勘测资料数据及运营 、建设单位的要求 ,确定接地网施工的技术方案和措施。我公司长期在西北地区承建了天兰 、石兰 、兰武、武嘉等线电气化铁路改造 工程 ,所遇牵引所的地质状况均属高电阻率土壤。2. 1 高电阻率土壤接地装置施工方案的制订兰新线武嘉段清水牵引变电所地处戈壁滩 ,气 候常年干燥干旱 , 土壤电阻率经在 2 500 m 左 右。根据施工调查和前期房建基础开挖发现 ,该址地下 11. 5 m 为砂土和卵石地层 ,若按常规自然接 地的施工方法 ,显然无法达到设计要求 。针对具体 情况 ,我们根据已往施工经验 ,首先高度重视 ,同时 依据现场现状和初测土壤电阻率数据 ,结合经济节 约的原则 ,及时制订了如下所述的初步处理方案。( 1 )接地网沟开挖以人工为主 ,加宽 0. 5 m、加 深 1 m ,接地极改砸入为埋入。接地网均压带长度和接地极安装数量按设计要求数量实施。( 2 )在接地带和接地极敷设安装处增加适用有 效的降阻剂 。( 3 ) 接 地 装 置 埋 设 周 围 换 填 电 阻 率 较 低 的土壤。( 4 )按此办法施工完成后 ,若仍达不到要求 ,再 在牵引变电所围墙外周围敷设一周 ,加大地网面积 , 增大接地极坑的开挖 、换土量和降阻剂 ,然后从四面 与所内接地网双连接 。直至达到要求为止。( 5 )施工方案的实施须经建设单位批准。根据 运营单位提议并经建设单位同意 ,清水牵引变电所 为增强接地装置长久耐用 ,方案补充将水平接地带 扁钢改为铜绞线 ,垂直接地极角钢改为铜棒。2. 2 具体降阻措施按照接地网敷设方案 ,接地装置材质由钢改为 铜后 ,由于接地均压带为多股铜绞线 , 接地极为铜 棒 ,其与地接触面积 ,同角钢 、扁钢与地接触面积相比减小了很多 ,加之客观上土壤电阻率高 ,这使得接 地降阻施工困难更大。在实践中 ,我们经过反复摸 索试验 ,依据已往的经验和处理方法 ,制定了相应的降低接地电阻的有效措施。( 1 )按照接地网敷设的一般要求 , 接地网外缘 闭合 ,外缘各角为原弧状 ,水平均压带间距为 5 m , 以减弱电场 。垂直接地极的间距不小于其长度的 3 倍 ,接地极一般为 2. 5 m ,以减小相邻接地体的屏蔽 作用。水平均压带与接地极间相互连接为焊接 。( 2 )选择适宜的降阻剂。我公司因多年在西北地区施工 ,为解决砂石地质地区高电阻率土壤的降 阻问题 ,经与生产厂家多次联合试验 , 发现采用电极 、石墨 、钙基膨润土 、铜石矿石粉等为主要原材料的降阻剂 ,降阻效果十分有效。其优点主要是不受 高低、温 ,干 、湿度和环境介质的影响 ,导电稳定 ,降 阻效果明显且有高效的防腐性能。( 3 )根据接地极和均压带在接地网中的作用功 能不同 ,改接地极砸入地下为挖坑裹降阻剂换填土 深埋。主要施工方法 :在埋设接地极时 ,首先将接地 极放置坑中间 ,内层将拌好的降阻剂灌入接地极内 套筒内 (套筒活动可反复使用 ) , 边灌降阻剂 、边抽 筒 、边在筒周围填入电阻率低的土壤同时夯实 。依 次类推 ,接地极埋设完成后 ,再与水平接地均压带焊 接 (见图 1 ) 。图 1 接地极安装示意( 4 )对水平接地带 , 同样采取内层裸降阻剂外层换填电阻率较低的土壤的施工办法 。( 5 ) 按此方案施工完成后 , 对土壤电阻率在2 500m左右的沙石地质的接地 ,其接地电阻值可 基本一次达到 0. 5以下。对更特殊的地质 ,则在变 电所址外围另加设一圈接地网 ,加大地网面积 ,增大接地极坑的开挖、换土量和降阻剂 ,然后从四面与所内接 地网双连接。最后即可满足接地降阻的设计要求。3 施工及测量的注意事项(1)安全的接地网除接地电阻满足设计要求外、 还应测试所内地网电位分布曲线和接触电位、跨步电 位。在高土壤电阻率区施工时 ,尽量将接地网网格控 制在 6 m 6 m 以内。所内控制电缆、低压电缆等采 取一点接地、接地母线在高压侧与主接地网相连。铁道建筑技术RA ILW A Y CO N S TRU C T IO N TEC HNO LO G Y 2 00 7 (增 )218工程机械山区桥梁水中基础双壁钢围堰施工技术李道贵(中铁二十三局集团有限公司 成都610072 )摘 要 针对山区河流不通航、进场公路等级低、大型吊重设备无法使用的不利条件 ,结合金筠铁路南广河 3号大桥水中钻孔桩及矩形承台基础的施工实例 ,介绍了自行加工制作双壁钢围堰从整体入水 ,用卷扬机牵引就位 ,空气吸泥机吸泥下 沉到位 ,在堰顶采用工字钢直接搭设作业平台进行钻孔桩作业 ,到最后整体拆除、修整倒用的整个施工工程过程。关键词 水中基础双壁钢围堰施工技术1工程概况金筠铁路 I合同段南广河 3 号大桥位于四川省 宜宾市珙县孝儿镇境内 ,斜跨南广河 ,是全线重点控 制工程之一 。南广河属山区河流 ,受季节影响 ,水位 变化较大 。该桥位于库区 ,桥渡下游为孝儿电站拦 水大坝 ,桥址处枯水季节水深 3 5 m ,流速 2 m / s。 大桥全长 228. 17 m ,为 ( 1 24 + 5 32 + 1 24 ) m 后张法预应力混凝土简支梁桥。该桥 25号墩位于 水中 ,每墩设 6 根 1. 25 m 钻孔桩基础 , 桩长 10 15 m ,河床地质依次为砂黏土、砂土、卵石土、砂岩等 ,覆盖层厚 23 m。岸上 0、1、6号墩和 7号台为明挖扩 大基础 , 该桥 6 个桥墩均为圆形实心墩 , 最高墩高 26. 2 m。全桥位于半径 450 m 的圆曲线上 ,桥上为平坡。2水中基础施工方案比选水中基础施工安排在 10 月至次年 3 月的枯水 季节期间进行 ,设计采用钢板桩围堰施工 , 根据现 场的实际情况 , 我们考虑了以下 4 种方案来进行 比选 。2. 1 草袋围堰筑岛方案该方案简单、经济、可靠 ,但可能造成较多的水 土流失 ,且抗洪水能力差。由于 5号墩紧靠岸边 ,水 深仅 3 m ,因此采用了该方案施工 ,并在临水面用竹 笼片石等措施进行加固 。2. 2 钢板桩围堰方案由于钢板桩施工要用到打桩设备 ,而桥址上下 游均有电站的拦水大坝 , 该段只允许小型载人船 只通行 ,打桩船只不能由河道进场。加之附近公路为收稿日期 : 2007 - 03 - 12( 2 )接地网除施工方案措施得当外 ,接地网均压带和接地极的材质 ,必须严格按设计规格要求选定。 均压带与接地极的焊接应符合工艺标准要求 ,尤其铜 质材料的联接焊接 ,须严格按厂家的技术说明操作。( 3 )接地电阻的测量常用电桥法。对于地质条件复杂的高土壤电阻率地区宜采用四极法。该方法使用 反相法可消除系统的零序电流和测量导线上外界干扰 电压的影响 ;其辅助电极可消除电流线和电位线之间 互感的影响 ,从而得到较为准确的接地电阻值。( 4 )接地电阻实地测量时 ,为消除干扰 ,尽可能进行多方向布线测量 ,然后分析测量结果 ,以便得到较为真实的数据。4结束语上述关于电气化铁道牵