高速铁路接触网设备运行与维护课件：接触网接地装置

高速铁路接触网设备运行与维护目录接触网接地的认知接触网接地的检查维护任务一任务二接触网接地的认知【任务描述】本任务旨在认识接触网接地，通过本任务的学习，学生应对接触网接地的作用、构成、接地方式和高铁综合接地总体技术要求等有一定的认知，为后续任务的执行奠定坚实的基础。【任务目标】(1)掌握接地的定义及作用。(2)掌握接触网接地的作用、接地方式及构成。(3)掌握高铁综合接地及其总体技术要求。任务一

接触网接地的认知任务一

接触网接地的认知一、接地的定义接地是指电气设备、杆塔或过电压保护装置用接地线与接地体连接，称为接地。接地的作用除了将一些无用的电流或是噪声干扰导入大地外，最大作用为保护使用者不被电击。衡量接地质量好坏的标准是接地电阻。接地电阻是指接地体或自然接地体的对地电阻和接地线电阻的总和，称为接地装置的接地电阻。接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值。二、接触网接地的作用接触网的地线是起保护作用的，在绝缘子击穿/闪络或严重老化的情况下，如果没有地线，泄漏电流经接地电阻较大的支柱(或隧道壁)入地，且不能使牵引变电所保护跳闸而继续长时间的异常放电，从而烧损悬挂的金属部件而造成大事故。同时泄漏电流经较大的接地电阻也会使接触网非带电部分对地产生高电压而危及人身安全，装设地线可使泄漏电流由地线直接入钢轨，从而降低了接地电阻，泄漏电流增大使变电所保护跳闸而迅速切断泄漏电流，保护了设备和人身安全，同时也为检修人员提供了线路出现故障的信息。任务一

接触网接地的认知三、接触网接地的分类接触网接地按作用分为有两类：保护人员和设备不受损害叫保护接地；保障设备的正常运行的叫工作接地。这里的分类是指接地工程设计施工中考虑的各种要求，并不表示每种“地”都需要独立开来。相反，除了有地电信号抗干扰、设备本身专门要求等特殊原因之外，提倡尽量采用综合接地的方案。四、接触网接地的方式(1)单独直接接地是指设备直接与接地极相连接，主要用在隔离开关、避雷器及单独支柱处。(2)通过架空地线接地，是指将需要接地的设备连接到架空地线上，最后集中接地。(3)接触网接地对电阻值的要求：单独支柱接地电阻不大于30Ω，距离接触网5m内的金属物体、避雷器、隔离开关、架空地线等处的接地电阻不大于10Ω。任务一

接触网接地的认知五、接触网接地的构成接触网接地由接地体、架空地线、连接部件三大部分组成。(1)接地体：埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体。在接触网中接地体主要采用单独接地极和综合接地网两种形式。①单独接地极•主要安装在隔离开关、避雷器等支柱出等支柱处。②综合接地网•综合接地网作为车站牵引供电供电、机电、通信、信号等电气设备所连

接的综合接地体。综合接地网的电

阻不应大于1Ω。任务一

接触网接地的认知地下车站接地网由人工接地体组成，高架站接地网有人工接地体和自然接地体组成，车辆段变电所接地网由人工接地体和自然接地体组成。自然接地体是指用于其他目的、可利用作为接地用的、直接与大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土建筑的基础、金属管道和设备等；人工接地体可采用钢管、角钢、圆钢或废钢铁等材料制成。(2)架空地线：架空地线一般与接触网同杆架设，采用铝绞线。(3)连接部件：主要指将需接地设备与架空地线(接地极)进行连接的

各种零部件，主要有地线线夹、软铜绞线等。任务一

接触网接地的认知六、接触网综合接地接触网综合接地是指将铁路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。同时该贯通地线也是牵引回流的一个主要回路，从原理上来说，其实就是一个共用接地系统并通过等电位连接构成铁路的一个等电位体。随着高速铁路的发展，铁路的牵引负荷随之增大，而牵引变电所的回流电流也随之增大。牵引变电所接地系统面临两个严重的问题：第二个问题是机车运行时起动、制动等操作造成母线电流波动增大，这种波动产生的电磁信号将对变电所中信号与通信回路造成干扰，也将对保护装置的测量信号造成干扰并影响调度中心与变电所之间的通信，而一般的接地系统不能满足对电磁信号屏蔽的要求。第一个问题是回流电流造成地网电位不相等，这种情况一方面会对人身以及设备的安全造成威胁，另一方面将对保护、测量、信号装置造成影响，并有可能引发保护装置的误动或拒动。由于传统接地系统存在这些问题，随着牵引变电所综合自动化系统的发展，这些问题表现得更加严重，因此发展综合接地系统成为一种必然的趋势。任务一

接触网接地的认知任务一

接触网接地的认知七、接触网接地技术要求1.

接触网接地通用技术要求(1)接触网支柱和金属支撑装置以及距接触网带电部分的距离不足5m的所有金属结构均须装设地线，所有地线要连接牢固、防腐良好。(2)接地线有信号轨道回路区段应采用架空地线或者接扼流变压器线圈中性点或连接到接地体。(3)以下接触网支柱及设备均应作双接地。当有轨道电路时，一个接扼流变压器线圈中性点或者接架空地线(无轨道电路时，通过火花间隙接钢轨)作保护接地；另一个接地极作工作接地。站台或其他人员活动频繁处的钢柱；未架设架空地线的钢柱；隔离(负荷)开关、避雷器等设备的底座。(4)与接触网同杆架设的架空地线支柱其接地方式应符合设计规定；钢柱和接地线的连接处应露在基础帽外面。任务一

接触网接地的认知(5)隧道内宜采用集中接地，其架空地线在有轨道电路区段接在扼流变压器线圈中性点 (一般1200~1500m)或连接到接地体，隧道内接地线应和隧道壁、拱圈密贴(或埋入隧道壁内)，并应通过地线卡固定牢固，且与带电体的距离符合设计要求。(6)接地线地面部分涂防腐漆，地下部分涂防腐油，连接牢固可靠，连接处除锈，并涂电力复合脂。(7)接触网支柱的上部、下部接地线宜采用截面积不小于70mm2的镀铝锌钢绞线，接地线平直，无明显弯曲，防锈漆无脱落和漏涂现象，埋入地下部分不小于100

mm。镀锌地线的镀层完好。(8)沿支柱敷设的接地线原则上安装在支柱田野侧，上、下部地线应安装在支柱同一侧，并用抱箍固定在支柱上。任务一

接触网接地的认知(9)距接触网带电体5m以内的金属结构(如桥栏杆、水鹤、天桥、信号机、防护栅等)及隔离(负荷)开关、避雷器、附加导线远离铁路的支柱、无架空地线及回流线区段的零散支柱及行人多的地方和站台上的支柱、回流线两端下锚处、架空地线两端下锚处等均应按设计要求设接地极。接地极的接地电阻值不得大于表13-1规定。(10)接地装置宜采用钢材，接地装置的导体截面应符合热稳定和机械强度的要求。接地极埋入地下深度不低于800mm，且呈“一”字排开。垂直接地体应垂直打入，并与土壤保持良好接触；水平接地体应平直，无明显弯曲，地沟底面平整，不应有石块或其他影响接地体与土壤紧密接触的杂物。除接地体外，接地体的引出线应作防腐处理；使用镀锌扁钢时，引出线的螺栓连接部分应补刷防腐漆。(11)接地线(体)的连接应采用搭接焊，其焊接长度扁钢宽度的2倍(且至少三个棱边焊接)或圆钢直径的6倍。项

目接地电阻值/Ω距接触网带电体5

m以内的金属结构≤10隔离(负荷)

开关、避雷器≤10回流线、架空地线≤10附加导线远离铁路、站台上的支柱≤30避雷线≤10任务一

接触网接地的认知表13-1接地极的接地电阻值任务一

接触网接地的认知(12)接触网上的避雷器的接地极距通信、信号电缆应在3m以上，在地形条件限制达不到3m时，应加绝缘防护，但最小距离不得小于1m，接地体扁钢与通信电缆无法避免交叉时，交叉垂直距离不得小于0.5m，并应加绝缘防护，交叉角为90°。(13)架空地线最大弛度时距地面最低高度：居民区≥6m，非居民区≥5

m。架空地线与带电体间的距离满足安全距离，注意架空地线附近不得有危树。任务一

接触网接地的认知2.

高铁综合接地技术要求(1)在综合接地系统中，建筑物、构筑物及设备在贯通地线接入处的接地电阻不应大于1Ω。(2)对于综合接地接入物必须进行单端接入，不能构成电流回路，尤其是对于电缆外壳，构筑物钢筋均应单端接入，不能形成通路，以免烧损设备破坏绝缘及对构筑物强度产生影响。(3)电力、接触网等强电设备、设施接地连接线不得进入通信信号沟槽内。(4)桥梁、隧道、无砟轨道、接触网支柱基础等结构物内的接地装置应优先利用结构物中的非预应力结构钢筋作为自然接地体；当没有结构钢筋可以利用时，可增加专用的接地钢筋；当自然接地体的接地电阻达不到要求时应增加人工接地体；为防止对预应力钢筋的影响，预应力钢筋不应接入综合接地系统。(5)接地装置通过结构物内预埋的接地端子与贯通地线可靠连接。接地端子直接浇筑在混凝土结构内，表面与结构面平齐。任务一

接触网接地的认知(6)构筑物内兼有接地功能(含连接)的结构钢筋和专用接地钢筋应满足：接触网短路

电流不大于25kA时，钢筋截面不应小于120mm2(或直径不小于14mm)；接触网短路电流大于25kA时，钢筋截面不应小于200mm2(或直径不小于16mm)。当构筑物内兼有接地功能(含连接)的结构钢筋的截面不满足要求时，可将相邻的二根钢筋并接使用无需改变钢筋的间距(须总截面满足上述要求)或局部更换直径为14mm或16mm的钢筋。结

构物内的接地钢筋之间要求可靠焊接，保证电气连接。(7)接触网单独设置的防雷接地体(极)在贯通地线上的接入点与其他设备在贯通地线上的接入点间距不应小于15m。(8)27.5kV电缆、开关、避雷器、架空地线接地电阻值不应大于10Ω，零散的接触网支柱接地电阻值不应大于30Ω。接地装置的检查维护分工人数要求作业内容作业人员2人

(含互检人)接触网工；安全等级二级及以上；掌握接地电阻测量技能；熟练掌握作业标准①综合接地包含单体设备接地的检修及

测量。②电缆接地包含电缆铠装和屏蔽层接地检修及测量。③避雷线、避雷器接地的检修及测量。④回流接地装置的检修及测量。⑤轨回流、地回流状态检修互检人1人接触网工；安全等级三级及以上；掌握高空作业检修技能；熟练掌握作业标准对检修作业进行监督，做好相关记录任务二

接地装置的检查维护一、作业准备1.人员准备人员清单，如表13-2所示。注：其他作业人员(如接地人员)在此不一一列出。表13-2人员清单序号名

称规格或型号单位数量备

注1钢卷尺10m把12钢丝刷把13断线钳把14揋弯器台15工具包个26接地电阻测试仪台17铁锹把28短接线套19兆欧表2500V台110接地螺栓专用扳手把111电工工具套作业人员人均1套任务二

接地装置的检查维护2.工具准备工具清单，如表13-3所示。表13-3工具清单序号名

称规格或型号单位数量备

注1黄油kg适量2螺母套适量3电力复合脂kg适量4接地装置并沟线夹套25接地装置线夹套26接地装置钢筋kg适量7扁油刷个48抹布kg适量9毛刷套210防锈漆kg适量11砂纸Kg适量任务二

接地装置的检查维护3.材料准备材料清单，如表13-4所示。表13-4材料清单任务二

接地装置的检查维护二、作业程序图作业流程图，如图13-1所示。图13-1作业流程图任务二

接地装置的检查维护三、检修程序1.

检修作业方法及标准要求(1)接触网支柱接地检修内容，如图13-2所示。①外观检查接地线是否完整、有无丢失，规格型号是否符合设计。②接地线有无断裂、损伤锈蚀。③支柱接地端子连接是否良好，有无松动。④与综合贯通地线T接点端子连接是否良好、测量接地电阻是否符合规定。⑤是否标有接地标志。(d)综合贯通地线T

接点接触网支柱接地任务二

接地装置的检查维护(a)支柱连接支线及连接点(c)桥梁地段接地标志图13-2(b)路基地段接地标志任务二

接地装置的检查维护(2)接触网隔离开关接地装置检修内容，如图13-3所示。①检查接地线与隔离开关底座(或上部接线端子)连接是否良好。②接地线规格型号是否符合设计，沿支柱固定是否可靠，有无断股及损伤。③检查接地线与下部中间接地端子、综合贯通地线T接点端子连接是否良好；测量接地电阻是否符合规定。④下部中间接地端子、综合贯通地线T接点是否标有明显的接地标志，并注明所连接的设备名称。⑤采用接地极设备单独接地时与接地极的连接是否良好，并测量接地电阻是否符合规定。⑥开关机构箱外壳接地线与机构箱、下部中间接地端子、综合贯通地线T接点端子连接是否良好，测量接地电阻是否符合规定。(b)下部中间接地端子图13-3接触网隔离开关接地装置(a)开关本体连接点(3)电缆外铠及屏蔽层接地检修内容，如图13-4所示：①检查电缆外铠及屏蔽层接地线有无烧伤、断股及损伤。②检查电缆外铠及屏蔽层接地线与支架底座(或上部接线端子)连接是否良好。③接地线规格型号是否符合设计。④电缆外铠及屏蔽层红外线测温是否超标。任务二

接地装置的检查维护图13-4电缆外铠及屏蔽层接地(b)电缆外铠及屏蔽层接地连接点(a)电缆外铠及屏蔽层接地连接点任务二

接地装置的检查维护(4)避雷器、避雷线接地检修内容：①检查避雷器、避雷线接地线与支架底座(或上部接线端子)连接是否良好。②接地线规格型号是否符合设计，沿支柱固定是否可靠，有无断股及损伤。③检查接地线与计数器，计数器外壳与PW线连接，计数器外壳与下部中间接地端子或综合贯通地线T接点端子连接是否良好，测量接地电阻是否符合规定，如图13-5所示。④下部中间接地端子、综合贯通地线T接点是否标有明显的接地标志，并注明所连接的设备名称。⑤采用接地极设备单独接地时与接地极的连接是否良好，并测量接地电阻是否符合规定。图13-5避雷器与计数器、外壳接地连接点任务二

接地装置的检查维护(5)回流装置吸上线与保护线(或回流线)、扼流变中性接线端子检修内容，如图13-6所示：①吸上线与保护线(或回流线)连接应牢固，检查并沟线夹型号与线型是否匹配，螺栓是否紧固，是否有铜铝过渡措施。②吸上线型号及数量是否符合设计，有无损伤。③吸上线与扼流变中性端子连接是否牢固，有无烧伤、断股及过热变色现象。④N线电缆、吸上线及支柱接地线等与信号电缆同沟敷设检修内容：所有N线、吸上线及与综合贯通地线连接各支线，均应避免与信号电缆同沟敷设，无法避免时应采取水泥板、防火泥等可靠的物理隔离措施，上述处所均应揭板检修。⑤供电线及供电线支柱接地线检修内容：对供电线杆架空地线集中接地的处所，需检查架空地线两端终端与供电线杆接地跳线是否连接及连接状态。图13-6回流装置吸上线与保护线(或回流线)、扼流变中性接线端子(a)

吸上线与保护线的连接(b)N

线、吸上线与扼流变中性接地端子的连接

(c)N线、吸上线与扼流变中性接地端子的连接任务二

接地装置的检查维护任务二

接地装置的检查维护2.

接地电阻测量方式(1)接地体接地电阻测量方法(ZC-8、ZC-7型接地电阻表)

。①沿被测接地极E′使电位探测针P′和电流探测针C′依直线彼此相距20m，且电位探测针P′插于接地极E′探测针C′之间，如图13-7(a)、(b)所示。②用导线将E′、P′、C′接于仪表相应的端钮。(a)3端钮接地电阻测量仪的接线(b)4端钮接地电阻测量仪的接线图13-7接地电阻测量③将仪表放置水平位置，检查检流计应指在中心线上(即零线)，否则可用调零器将其调整指于中心线。④将“倍率标度”置于最大倍数，慢慢转动发电机摇把，同时旋动“测量标度盘”使检流计指针指于中心线。⑤缓慢摇动接地电阻表使检流计的指针接近平衡时，加快摇把的转速，使其达到平均120r/min，调整“测量标度盘”使指针指于中心线上。⑥如“测量标度盘”的读数小于1时，应将“倍率标度”置于较小标度倍数，再重新调整“测量标度盘”以得到正确读数。⑦“测量标度盘”的读数乘以“倍率标度盘”的倍数即为所测的接地电阻值。任务二

接地装置的检查维护任务二

接地装置的检查维护⑧注意事项：当接地极E′和电流探测针C′之间距离大于40m时，电位探测针P′的位置可插在离开E′、C′中间直线几米以外，其测量误差可忽略不计。当接地极E′、电流探测针C′之间的距离小于40m时，则应将电位探测针P′插于E′与C′的直线中间；当用四钮端(0~1/10/100)Ω规格的仪表测量小于1Ω电阻时应将C2P2接线端钮的联接片打开，分别用导线联接到被测接地体上，以消除测量时联接导线电阻而产生的误差(如图13-8所示)。图13-8ZC-7型接地电阻表任务二

接地装置的检查维护(2)钳型接地电阻测试仪(卡流表)s2301使用方法，如图13-9所示：图13-9钳型接地电阻测试仪(卡流表)s2301任务二

接地装置的检查维护①当仪器正常开机后，仪器自动处于电流A测量模式，按Ω键切换到电阻测量模式。②用钳头卡住待测电极或接地棒或将需被测导线放置在卡口中心位置。③若此时显示器上出现“---”和钳头符号“☥”，则表示钳头是开启的，

闭合不完全，应按压仪器扳机数次，重新闭合钳头，待钳头符号消失，则进入正常测量状态。④从显示器上读取当前测量值。⑤当显示器上出现杂讯符号“noise”时，表示回路有干扰电流，此时的电阻测量值不准确，需要重新测量。⑥一般情况下接触网支柱、开关、避雷器、吸流变压器及架空接地装置下锚处测量接地电阻时使用钳型卡流表测量，线下供电线支柱使用ZC-8、ZC-7型接地电阻表测量。任务二

接地装置的检查维护四、检修技术标准(1)接触网支柱、隧道埋入件及距接触网带电部分5m以内的所有金属结构均应接地。(2)支柱下部