高速鐵路防雷與綜合接地技術(shù)

1、“7.23”甬臺(tái)溫特大軌道交通事故發(fā)甬臺(tái)溫特大軌道交通事故發(fā)生前的生前的7分鐘內(nèi)，累計(jì)雷擊近分鐘內(nèi)，累計(jì)雷擊近100次，是造成此次事次，是造成此次事故發(fā)生的一大誘因。故發(fā)生的一大誘因。電 磁 感電 磁 感應(yīng)應(yīng)雷電流入雷電流入地、接地電地、接地電阻阻波阻抗、雷電波阻抗、雷電流流以上以上3 3種情況都可能導(dǎo)致接觸網(wǎng)故障。種情況都可能導(dǎo)致接觸網(wǎng)故障。在支柱接地電阻在支柱接地電阻相同的情況下，相同的情況下，安裝避雷器可大安裝避雷器可大大提高線路耐雷大提高線路耐雷水平。當(dāng)支柱接水平。當(dāng)支柱接地電阻為地電阻為30時(shí)，時(shí)，無避雷器時(shí)的線無避雷器時(shí)的線路耐雷水平為路耐雷水平為12kA，安裝避雷，安裝避雷器后，

2、線路耐雷器后，線路耐雷水平提高到水平提高到24.kA 。51015202530020406080100120接 地 電 阻 /ohm接觸網(wǎng)耐雷水平/kA有 避 雷 器無 避 雷 器（a）接地電阻為）接地電阻為5歐姆歐姆 (b)接地電阻為接地電阻為10歐姆歐姆VtouchRf = 1.5 (Rg = A )變電站接地網(wǎng)發(fā)電廠接地網(wǎng) (Rs)ZgIf人體電流地線 中性線()Phase APhase BPhase CZsV =R *IggeIeIg中性點(diǎn)Ib510152025301015202530354045接 地 電 阻 /ohm接觸網(wǎng)耐雷水平/kA1.2/50us2.6/50us在相同雷電流波

3、在相同雷電流波形的作用下，形的作用下，接接觸網(wǎng)觸網(wǎng)耐雷水平隨耐雷水平隨支柱接地電阻的支柱接地電阻的增加降低幅度較增加降低幅度較大。當(dāng)支柱接地大。當(dāng)支柱接地電阻從電阻從5增加到增加到30時(shí)，線路耐雷時(shí)，線路耐雷水平從水平從35kA降低降低到到11kA，在絕緣子上安裝放電間隙，當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)，放電間隙之在絕緣子上安裝放電間隙，當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)，放電間隙之間的空氣首先擊穿，電弧不從絕緣子表面經(jīng)過，因此絕緣間的空氣首先擊穿，電弧不從絕緣子表面經(jīng)過，因此絕緣子的裙片不會(huì)因電弧高溫炸裂子的裙片不會(huì)因電弧高溫炸裂，防止了絕緣炸裂。，防止了絕緣炸裂。由于沖擊閃絡(luò)電壓由于沖擊閃絡(luò)電壓U50%下降，導(dǎo)致接觸網(wǎng)整體下降，

4、導(dǎo)致接觸網(wǎng)整體耐雷水平下降；耐雷水平下降；放電間隙安裝在絕緣子上，檢修人員攀爬時(shí)容放電間隙安裝在絕緣子上，檢修人員攀爬時(shí)容易造成參數(shù)變動(dòng)，影響實(shí)際使用效果；易造成參數(shù)變動(dòng)，影響實(shí)際使用效果；放電間隙安裝調(diào)整較為復(fù)雜，其與操作過電壓、放電間隙安裝調(diào)整較為復(fù)雜，其與操作過電壓、機(jī)車頂部絕緣子的絕緣配合較為復(fù)雜。機(jī)車頂部絕緣子的絕緣配合較為復(fù)雜。雷電監(jiān)測定位系統(tǒng)的發(fā)展，為差異化防雷提供了實(shí)雷電監(jiān)測定位系統(tǒng)的發(fā)展，為差異化防雷提供了實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)現(xiàn)基礎(chǔ)。 我國地域遼闊，不同地區(qū)受雷電危害程度不相同。我國地域遼闊，不同地區(qū)受雷電危害程度不相同。 即使是同一地區(qū)，即使是同一地區(qū)，通過雷電監(jiān)測定通過雷電監(jiān)測定位系

5、統(tǒng)進(jìn)行分析，位系統(tǒng)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部不同發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部不同區(qū)域受雷電危害區(qū)域受雷電危害程度差異也非常程度差異也非常大。大。牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)高度相對(duì)較低，受地形及建筑影響較大。牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)高度相對(duì)較低，受地形及建筑影響較大。 對(duì)于電氣化鐵路而言，地形與建筑物的屏蔽作用有對(duì)于電氣化鐵路而言，地形與建筑物的屏蔽作用有效地降低了其受雷概率。效地降低了其受雷概率。計(jì)算機(jī)房綜合接地牽引變電所回流線受電弓牽引網(wǎng)接觸線鋼軌0I絕緣墊板路基rRrGrU高速鐵路高速鐵路10000kW10000kW。普速鐵路普速鐵路2000-3000kW2000-3000kW。對(duì)地泄漏電阻大。對(duì)地泄漏電阻大。路床電阻率高。路床電

6、阻率高。高架橋上接地引線長。高架橋上接地引線長。隧道內(nèi)路基電阻率高。隧道內(nèi)路基電阻率高。導(dǎo)致鋼軌電導(dǎo)致鋼軌電位顯著升高。位顯著升高。牽引負(fù)荷大牽引負(fù)荷大無砟軌道無砟軌道橋隧比例高橋隧比例高 日本山陽新干線運(yùn)行初期鋼軌電位達(dá)日本山陽新干線運(yùn)行初期鋼軌電位達(dá)750V.750V. 我國某鐵路段現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果，牽引電流約我國某鐵路段現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果，牽引電流約200A200A， 鋼軌電壓接近鋼軌電壓接近100V.100V. 高速鐵路牽引電流達(dá)高速鐵路牽引電流達(dá)300-500A300-500A，鋼軌電位會(huì)更高！，鋼軌電位會(huì)更高！優(yōu)點(diǎn)：理論上，可以使鋼軌電壓可降低一半；優(yōu)點(diǎn)：理論上，可以使鋼軌電壓可降低一半；缺

7、點(diǎn)缺點(diǎn)：上下行會(huì)車時(shí)，效果不明顯；：上下行會(huì)車時(shí)，效果不明顯； 使無負(fù)荷一側(cè)鋼軌電位升高，危害天窗作業(yè)人員安全使無負(fù)荷一側(cè)鋼軌電位升高，危害天窗作業(yè)人員安全A B C接觸網(wǎng)上行軌下行軌接觸網(wǎng)A B C牽引變電所牽引變電所直供方式直供方式帶回流線方式帶回流線方式供電方式供電方式AT接觸網(wǎng)接觸網(wǎng)鋼軌鋼軌負(fù)饋線負(fù)饋線保護(hù)線保護(hù)線線線未加未加CPW線線加加CPW （1）橋梁地段貫通地線鋪設(shè)在兩側(cè)的通信信號(hào)電纜槽內(nèi)，）橋梁地段貫通地線鋪設(shè)在兩側(cè)的通信信號(hào)電纜槽內(nèi)， 接地極充分利用橋墩基礎(chǔ)設(shè)置。接地極充分利用橋墩基礎(chǔ)設(shè)置。 （2）橋梁結(jié)構(gòu)的梁部、橋墩臺(tái)、承臺(tái)、基礎(chǔ)以及接地系統(tǒng)）橋梁結(jié)構(gòu)的梁部、橋墩臺(tái)、承臺(tái)

8、、基礎(chǔ)以及接地系統(tǒng) 的外部接口和各結(jié)構(gòu)之間的連接均進(jìn)行接地連接的外部接口和各結(jié)構(gòu)之間的連接均進(jìn)行接地連接,以形以形 成完善的接地系統(tǒng)并具備良好的接地性能。成完善的接地系統(tǒng)并具備良好的接地性能。 （3）預(yù)應(yīng)力鋼筋不接入綜合接地系統(tǒng)）預(yù)應(yīng)力鋼筋不接入綜合接地系統(tǒng),保證橋梁結(jié)構(gòu)在通過保證橋梁結(jié)構(gòu)在通過 高電壓、電流時(shí)結(jié)構(gòu)本身的正常使用功能不受影響并高電壓、電流時(shí)結(jié)構(gòu)本身的正常使用功能不受影響并 安全傳導(dǎo)電壓、電流通過。安全傳導(dǎo)電壓、電流通過。返回長度超過1000m的路基地段，每間隔500m左右將上下行貫 通地線連接一次；（4）長度為5001000m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