电气化铁路牵引变电所接地网敷设接地问题研究
牵引变电所接地计算研究
牵引变电所接地计算研究摘要：本文对牵引变电所经接地装置的入地短路电流计算进行了研究，分析了计算方法，列举了计算实例,提出了接地系统设计建议。
关键词：牵引变电所；接地装置；入地短路电流Abstract:TThis paper studies the calculation of the short circuit current entering the ground through the grounding device in thetraction Electrical substation, analyzes the calculation method, lists the calculation examples, Suggestions on the design of Earthing system are put forward.Key words:Traction Electrical substation; Grounding device; Short circuit current to ground0引言变电所接地的主要目的是保障系统能够安全可靠地运行，保障人身及设备的安全。
安全可靠的接地需要满足接地装置接地电阻、接触电势和跨步电势的要求，因此接地系统设计的关键是确定设计区域的入地电流，然后根据入地电流的大小进行合适的接地系统设计。
《铁路电力牵引供电设计规范》（TB10009-2016）规定了入地短路电流及电位计算方法，该计算方法同电力系统发电厂、变电所经接地装置的入地短路电流及电位计算方法一致。
因为电力系统110 kV及以上供电系统采用有效接地系统，所以规范中计算方法对于牵引变电所一次侧（110 kV、220kV、330KV）流经接地装置的入地短路电流都是适用的，但在交流电气化铁路牵引供电系统中，牵引电流是从牵引变电所经馈线流出，沿接触网送给电力机车，然后经轨道、大地和回流线流回牵引变电所，轨道和大地就成为牵引回流的组成部分，当在牵引变电所二次侧发生接地故障时，其实质是发生了相间短路，因此规范中介绍的计算方法不再适用于牵引变电所牵引侧发生接地时的入地短路电流计算。
浅析铁路牵引变电所接地电阻不符合规范要求的隐患与防治方法
浅析铁路牵引变电所接地电阻不符合规范要求的隐患与防治方法摘要：本文通过对牵引变电所接地电阻不符合规范要求时，可能造成的人身和设备安全隐患进行了简单的阐述和分析，并提出了防治方法，为相关铁路牵引变电所的运维安全提供帮助。
关键词：铁路牵引变电所；接地电阻；隐患与防治牵引变电所作为电气化铁路的心脏，时刻在为铁路电力机车和高铁列车提供电能，在保障铁路行车秩序的畅通上起着至关重要的作用。
但是，如果牵引变电所接地系统接地电阻值不符合规范要求，可能对牵引所从业人员的人身安全和行车设备的运行安全带来隐患，甚至可能引起严重设备故障或造成人身伤亡事故。
依据相关设计规范要求，电气化铁路牵引变电所内的避雷针需设置独立接地系统，接地电阻≤10Ω外，所内其它供电设备共用一个接地系统，接地电阻≤0.5Ω，但是随着牵引变电所运行时间和列车负荷的变化，接地系统受地地质环境的腐蚀及本体的自然损耗等因素影响，接地系统电阻值会逐渐变大，数值会达到1Ω以上甚至更多，根本无法满足牵引所安全运行的需求，同时也会造成牵引变电所的设备和人身安全隐患。
一、对人身安全造成的隐患1、如果牵引所接地系统电阻不符合规范要求，那么就会造成牵引所所用变压器的接地部分电阻值不达标，假如此时变压器的某一相（如C相）相线母线支持绝缘子击穿或馈线电缆绝缘皮老化、损伤，则C相与变压器的外壳就会短接放电，那么与此变压器外壳相连的接地线上就会产生短路电流，同时C相的电压加在变压器与接地系统接地电阻之间，由于接地电阻不符合规范要求，电阻值偏高，由此造成变压器外壳与接地电阻产生分压而带电，接地电阻值越高，产生的分压电压就越高，此时如果有巡视人员误触碰变压器外壳或变压器的接地引线，变压器外壳与接地电阻形成的电流回路就会和人体组成并联回路，产生的分压电压加在人体上就有可能造成人身触电伤害事故。
2、若铁路牵引所的接地系统阻值不符合标准，数据偏大，可能会引起由大地回流到牵引所的电流（简称地回流）回路不畅的问题，尤其是在电气化铁路最简单的直供电加回流线的牵引供电系统中，隐患更大。
复杂艰险山区铁路牵引变电所接地网设计探讨
复杂艰险山区铁路牵引变电所接地网设计探讨摘要随着电力行业的成熟发展，为我国铁路公路事业的创新改革带来重大优势，电气化铁路作为铁路成熟发展的产物，有着环保高效节能等多方面的优点，而电气铁路也被称之为一种十分理想的交通运输方式，目前，国务院对于中国铁路进行了长远的规划和探索，通过不断统筹人口资源土地等多方面的要素，希望能够不断地调整铁路规划方案，完善铁路的布局，而经过了近几年的数据分析，发现电气化铁路的可靠性能逐渐改善，但牵引供电系统作为电气化铁路的核心设备。
其中，接地网也是最为主要的部分，具有着保障电气系统正常运行的作用，因此，对于复杂艰险山区的铁路牵引变电所接地设计，更有着重要的意义。
鉴于此，本文将着重分析复杂艰险地区铁路牵引变电所接地网设计情况，旨在为更好的提高变电所接地网设计水平献力。
关键词：艰险山区；铁路牵引；变电所前言我国国土资源辽阔，各地地质环境有着较大的差异，再加上全国历史呈现出西高东低的趋势，山地地形占据我国整体陆地面积的近2/3，也无形中加剧了铁路建设的难度，而近年来随着山区铁路建设项目地逐渐增多。
在这些复杂艰险山区的地方进行铁路建设，也意味着会伴随着一定的风险和难度，更为铁路建设带来了工程基础上的困扰[1]。
而作为电气化铁路的心脏牵引变电所。
承担着为电力机车或动车组提供不间断可靠电源的重要任务，在复杂艰险山区铁路牵引变电所设计，施工和运营维护等诸多困难中，接地系统也一直是严重困扰着铁路工程师们的难题，然而，山区铁路往往会受到地形和外部多方面环境的影响，使得牵引变电所经常会面临空间狭小落差大等多方面的不利因素，也加剧了接地系统设计的难度[2]。
一、铁路牵引变电所接地介绍接地网大型的网状接地设置和埋在地下的金属导体相互垂直所组成，这些导体会被称之为水平或垂直的接地体。
埋在地下的相互垂直的结的网也是由排放电流、雷电或是其他方面的电流和稳定电位差的作用，但由于会受到地下环境的影响以及空气的作用，使得许多金属导体经常会出现化学腐蚀现象，造成焊接不良等故障，导致接地网的供电性能明显减弱、可靠性能飞速下降、甚至会影响电网设备的正常供电，造成牵引供电系统无法正常进行，也会进一步影响电气化铁路运转[3]。
基于牵引变电所安全性的接地网技术研究
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牵 引 变 电 所 接 地 网 的 主 要 电 气 参 数 是 接 地 电
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接 地 网 内 不 同 位 置 的 网 格 电 压 求 得 ， 就 知 道 也
当 效 的 ， 时 牵 引 变 电 所 运 行 结 果 表 明 ， 地 电 阻 值 低 了 接 地 网 内 的 电 位 梯 度 ， 梯 度 值 超 过 允 许 范 围 时 同 接 不 深 并 不 能 保 证 安 全 。 如 ： 陡 度 冲 击 电 流 下 铁 棒 感 性 就 需 要 采 用 方 孔 接 地 网 、 等 间 距 接 地 网 、 井 电 极 例 大 的呈 现 ， 地 网接地 电阻不 只是 单一 的 工频 电 阻 ； 接 当 等 均 压 措 施 。 人 接 触 接 地 物 体 时 ， 体 所 能 承 受 的 电 压 与 许 多 因 人 ① 方 孔 接 地 网 是 提 高 变 电 所 接 地 网 均 压 效 果 的
据 将 素 有 关 ， 至 和 自身 的 身 体 健 康 状 态 都 有 关 系 ， 多 有 力 措 施 ， 有 关 文 献 介 绍 ， 长 孔 网 改 成 方 孔 网 甚 许 其 ０ 因 情 况 下 即 使 接 地 电 阻 值 不 在 允 许 范 围 内 ， 仍 能 保 后 ， 对 应 点 的 电位 下 降 普 遍 超 过 ３ ％ ， 而 在 接 地 却 证 其 安 全 ， 而 目前 很 多 国 家 已 经 不 再 对 接 地 网 的 网 设 计 时 应 该 优 先 考 虑 方 孔 型 接 地 网 。 因
铁路10kv电力系统接地问题及整治探究
铁路10kv电力系统接地问题及整治探究摘要：随着城市的发展，电力系统的扩张速度加快，铁路10kv电力系统与地方电力高低压系统交织存在，同时10kv电力系统一般布置在电气化铁路附近。
接地回流系统混杂，电流分析计算更加困难，而10kv电力系统是铁路供电系统重要组成，随着铁路用户的用电质量的要求越来越高，电源质量优劣关系着众多铁路设备的运行安全，因此接地系统需要格外的关注。
关键词：铁路 10kv电力系统接地电气化电源第一章秦皇岛地区铁路10kv电力系统现状秦皇岛东110kv变电所直接馈出多条回路，南部供电范围北戴河至秦皇岛-龙家营，北部供电范围大秦线柳村一配电所，柳村一配电所供电至抚宁北配电所、柳村北站，供电范围半径超过40公里。
柳村二配电所电源接引自地方110kv变电站李庄变电站和220kv变电站五里台变电站。
供电范围至柳南二场。
周边地方10kv线路也多接引至李庄变电站和五里台变电站。
由于配电所不设置调压器，所有馈线均为直接供电。
多条回路交叉存在，任意一条回路出现单相对地故障时均会对周边线路造成隐患。
接地系统电流回路更加复杂多变。
可能出现其他线路故障，本条线路地线带电，存在严重的人身安全隐患。
鉴于上述情况，为了设备安全和人身安全，理清复杂的关系，需要对铁路10kv电力系统的接地情况进行研究和探讨。
第二章接地系统分析2.1接地的类型1）、工作接地：铁路电力10kv系统采用不接地系统，本次不考虑工作接地。
2）、保护接地：铁路10kv系统中电缆等需要使用。
3）、防雷接地：铁路电力10kv系统中使用的氧化锌避雷器、还有杆塔基础等。
4）、防静电接地和屏蔽接地，本次不涉及也不需要考虑。
2.2接地现状铁路电力10kv接地系统通常采用角钢垂直入地，水平采用50*5扁钢焊接，引出线采用φ10圆钢。
硬土地段代用石墨绳加石墨接地模块。
接地电阻控制在10欧姆以下。
第三章接地故障原因及分析3.1电缆分支箱电缆头过热烧损3.1.1 案例一3.1.1.1 概述：2020年，柳村一配电所电源进线电源一、电源二出所电缆电缆头在电缆分支箱处烧损， 6个分支箱电缆头均有烧损痕迹，电源一跳闸。
牵引变电所接地网的施工探讨
３ 牵 引变电所 接 地 网的 施工
（ １ ） 接地 网热熔焊接的施 工。 ①热 熔 焊 接 技术的原理 。 热 熔 焊 接 技 术是 一 种 现 代 焊 接工艺， 是 通 过 铝 和 氧化 铜 发 生 放 热 反 应， 从 而 产 生 液 态 的 高 温 铜 和 氧 化 铝 的 残 渣， 并 利 用 放 热 过 程 中产 生 的 高 温 来 进 行 高 性 能 的 电气熔 接 ， 而 无需 任何 外加 能 源 或 动 力。 热 熔 焊 接 被 广泛 的应 用 于 铜 、 铜 和 铁 以 及 铁 合 金 等 材 料 间的 电气 连 接 。 热 熔 焊 接 技 术 中用 到 的 熔 接 金 属 的 熔 点 和 铜 相 同， 所 以在 热 熔 焊 接 过 程 中， 不会 受 到 起 伏 的高 电流 的影 响 。 大 量 的测 试 也 显 示 ， 如 果 出现 较 高 的 短 路 电流 时， 热 熔 焊 接 点 的 融 化 便 会 明显 滞后 于 一 般 的 电气 导 体 。 而且 ， 在 连 接 中也 不 会 出现 机 械 压 力 的 问 题 ， 所 以， 在 结束 焊 接 之 后 ， 焊 接 的位 置 和导 体 之 间便会严丝合缝的连 接在一起 ， 焊 接 位 置
电 位 的升 高 可 以保 持 在 规 程 的 规 定 值 范 围 之内， 从 而 有 效 的保 证 牵引变 电所 相 关 设 备 和 工 作人 员的 安 全 。 （ ２ ） 接 地 网 均 压 带 和 接 地 极 的材 质要 严格 按 设 计 的 实 际 要 求 进 行 选择 ， 铜 质 材 料 的 焊 接 过 程 也 要 严 格 按 照 厂家的技术 说明进行操作。 （ ３ ） 为 了有 效 的 减小发生故 障时的跨 步电压， 在 施 工 的 时 候， 施 工人 员还 要 充分 考察 施 工现 场 的实 际 情况。 通 常情 况 下 ， 牵 引变 电 所 的 主 接 地 网 要做成６ ～８ ｍ的 网状 ， 在 变 压器 的 周 围要 做 成 网格 状 。 （ ４ ） 每 条接 地带 要保 证横 向连 接 ， 并 进 行交 叉 焊 接 。 因 为焊 接 点 较 多 ， 所 以 要 严格 保证焊接 质量， 保 证 按 地 带 的可 靠 性 和 耐腐 蚀 程 度 。 焊 接 的过 程 中要 准确 迅 速 ， 保 证 焊点 尽可 能 的承 受较 大 的拉 力。
电气化铁路牵引变电所接地电阻分析处理
2012年4月内蒙古科技与经济A pril2012 第7期总第257期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy&Economy N o.7T o tal N o.257电气化铁路牵引变电所接地电阻分析处理朱永忠(中铁六局集团电务工程有限公司,北京 100070) 摘 要:从降低变电所接触网工频接地电阻的几种有效措施,分析了不同情况下采用的降阻手段。
关键词:牵引变电所;接地电阻;电气化铁路 中图分类号:U224.2+5 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)07—0095—02 牵引变电所的接地系统是电气设备正常运行、保障人身和设备的安全、防止雷电和静电危害的措施。
接地电阻值是衡量接地系统好坏的主要标准之一,接地网形式、土壤结构、土壤电阻率对接地电阻有着显著的影响。
短路电流大、土壤电阻率高是造成牵引变电所接地困难的主要原因,国内曾发生过多起由于接地系统未达到要求所导致的事故。
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经济损失和安全隐患。
随着外部电力系统建设的快速发展,短路电流日益增大造成接地电阻要求值越来越小,解决问题的关键是合理确定接地电阻允许值,并在进行接地系统施工前,需对牵引变电所的接地系统进行合理、准确的设计,并切实采取措施,最大限度地减少施工量。
1 土壤参数对接地系统的影响土壤电阻率是接地工程的一个常用参数,直接影响接地装置接地电阻的大小、接地电流的分布、地网地面电位分布、跨步电势和接触电势。
土壤电阻率并不是一个恒定的值,当土壤类型与土壤结构不同,土壤中导电离子的浓度和土壤中的含水量不同,或者温度与湿度发生变化时,土壤的电阻率会发生较大的改变。
土壤类型是可以根据主要矿物成分分类,土壤温度发生变化时,其电阻率也发生变化,冻土的电阻率远远高于未冻土;砂石土的电阻率远远高于普通土。
土壤电阻率对于接地系统的接地电阻有着显著的影响,得到准确的土壤参数是进行接地系统科学设计的基础。
牵引变电所金属管网地网故障探讨
第 １ 期 ５
收稿 日期： １— ４ １ ２ ｌ Ｄ— ５ ０
牵引变 电所金属管 网地 网故障探讨
韩 志 强
（ 大秦铁路股份有限公司大 同西供电段 ， 山西大同 ，３ ０ ５ ０７ ０ ）
摘
要 ： 用牵引变电所 回流原理及跨 步电压形成理论 ， 牵引变电所运 行 中发生的 运 对
因站 区 暖 气管 道 布 置 不合 理 而 引发 的 地 网故 障 进行 了分析 ，指 出故 障 形 成 的 机理 ， 在
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员以及设备造成伤害 ， 从而影响安全供电 ， 铁路 运输 造成 损 对
失。因此 ， 研究牵引变 电所地下金属管网布置与变电所 回流方向 的关系 。 对于安全供 电具有重大意义 。
图 １ 暖气 放 电点 图 片
ｖ ｖ接线 。全所带 ６ 厂 条馈线 ， Ａ相 ２条 、 Ｂ相 ４条 。变电所馈线走
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电气化铁路牵引变电所接地网敷设接地问题研究
发表时间：2018-09-12T11:44:15.453Z 来源：《基层建设》2018年第22期作者：张体鑫
[导读] 摘要：文章对电气化铁路建设中关系着整个工程建设以及运营安全的牵引变电所接地网敷设时的接地问题进行研究，从接地设计软件的选择、入地短路电流的计算方面进行介绍，并对免去爱你在进行接地网敷设时的接地问题及其解决措施进行分析，以供参考。
中铁电气化局集团第三工程有限公司 450000
摘要：文章对电气化铁路建设中关系着整个工程建设以及运营安全的牵引变电所接地网敷设时的接地问题进行研究，从接地设计软件的选择、入地短路电流的计算方面进行介绍，并对免去爱你在进行接地网敷设时的接地问题及其解决措施进行分析，以供参考。
关键词：电气化铁路；牵引变电所；接地网；接地
1引言
近年来随着我国经济的快速发展和人们生产以及生活方式的改变，人们的出行以及货物运输需求不断增加，给铁路运输带来较大的压力。
近年来我国加大了对铁路工程的建设力度，在建设和运营里程不断增加的同时，电气化铁路也逐渐普及。
其中牵引发电所是为电气化铁路提供动力的主要部分，对其接地网进行合理设计对确保电气化铁路稳定和安全运行具有重要作用，其中接地网敷设中的接地问题可能会导致接地点位的增加而损坏接地体，甚至会出现人员伤亡的问题，所以需要对此问题进行研究。
2接地设计软件的选择
在对电气化铁路牵引变电所接地网敷设的接地问题进行研究时，首先就需要对接地设计软件的选择问题进行研究，要确保对接地电阻的设计符合相关规范和保准的要求，并且通过计算和数值算法对接地电阻进行计算和参数的确定。
主要的计算公式如下：
（2.1）
（2.2）
（2.3）
以上计算公式在我国进行电气化铁路的牵引变电站工程接地网的设计中起到重要作用，在对接地电阻进行计算之后就需要按照接地网的敷设流程要求进行敷设方案的落实，且避免敷设误差的产生。
此外，还可以采用数值算法，即有限元法、矩阵法等对地质条件和复杂的结构接地网进行计算。
目前在接地设计中比较常用的接地网设计软件有CDEGS和CYMGRD，后者主要是以有限元法为基础，可以对土壤模型进行计算。
3入地短路电流计算
在进行接地网设计时进行入地短路电流计算时，此电流指的是当系统运行中出现短路或者网络接地设计不当的问题时，需要进行短路电流的调整。
但是在对接地网进行设计时，由于会有部分短路电流不经过接地网，所以还需要按照阶段性分流为基础，做好相应的评估工作。
但是进行优化设计的前提就是对接地网的接地导体进行合理设计和布置，而且对其造价成本进行控制，并为了确保人身和设备安全，在对电流密度和土壤表面的电位分布情况进行掌握之后，对局势进行优化和调整。
在对接地网进行设计时，通常需要调整其间距在5m及以上，并且要满足间距布控导体的相关规定和要求，还要基于对端部以及邻近效应的分析，在进行边角处施工时对地表电位分布情况进行优化和调整。
而且在实际的接地网设计和施工中，可以采用人工智能遗传方式并基于此地区地质数据的分析，对接地网进行设计优化。
4变电所接地网敷设接地问题分析
4.1接地装置的材料选择
由于牵引变电所接地网的接地装置需要长时间处于地下环境中，所以需要其具有较高的耐腐蚀性能，此外，还要在长时间的电流作用下满足其性能要求，且在进行材料选择时对其寿命周期进行确定。
目前在实际施工中通常采用铜材质的接地装置材料，而且在材料选用之前需要按照接线设计方案对材料性能进行评估，主要是对焊接作业方式进行确定来避免焊接作业影响其性能。
通常对于接地装置材料来说，其在使用10年左右才会出现腐蚀问题，而其使用寿命则通常会长达25~30年左右，而且具有较高的机械强度。
所以在对其进行施工时，可以采用提前钻孔并将接地装置直接插入孔中的施工方式。
4.2接地网的布置
在对接地网进行布置的过程中，为了满足电气化铁路对于牵引接地装置的设计要求，需要首先进行水平接地的处理，然后在进行内部敷设的过程中应对接地网的布控工作进行优先处理，且对接地网的导体之间的距离进行调整。
为了避免在进行接地网布置时由于导体之间的散流现象而引发较为严重的问题，则需要对不同导体之间的强度进行检测和对比，并满足中心部分的设计指标要求，且根据此要求以及电位梯度来进行调整。
在接地网布置为了避免出现电位不均匀的问题，还需要对分布和控制的面积大小进行合理分析和设计，且可以在进行间距调整的基础上适当减小边缘间距来避免出现电位分布不均匀的问题。
此外由于导体与导体之间本身就存在着一定的屏蔽作用，所以在进行接地网的布置时则不需要再进行垂直接地体的设置，但是需要在接地网布置时对变压器、避雷针等的位置进行合理确定并按照规定进行安装，且通常将二者安装在接地网的外缘位置，以此来保证冲击电流的扩散效果。
4.3降低接地电阻
接地网的接地装置在长时间的运行过程中，容易受到地下水位以及所在区域中的水土环境等因素的影响，而且如果在对其进行敷设的过程中，其敷设环境较为恶劣，所以容易导致其在运行中受到化学腐蚀和电化学腐蚀的危害，所以在进行接地网的敷设时，还需要对土壤的电阻率进行检测和控制。
对于敷设区域中的土壤电阻率较高以及面积较小的情况，则需要采取相应的降低接地电阻的措施，通常采取的措施就是适当增加接地体的尺寸、增加接地极的埋设深度、通过人工方式对土壤环境进行改变、通过降阻剂来进行接地电阻的降低等方式，还可以通过采用外引接地体等敷设方式并且根据实际施工情况和工程造价等因素综合选择最终的降低接地电阻的施工方案。
5结语
近年来我国电气化铁路的建设以及运营里程不断增加，其相关的建设以及施工技术也取得了较大的进步，但是在进行牵引变电所接地网的敷设过程中还存在着诸多问题，其中接地问题表现较为突出，需要不仅要做好接地网建设基础的设计工作，按照接地设计以及施工流程进行设计和施工，并满足管控机制和设备的相关要求，从接地装置材料的选择、接地网的布置以及降低电阻率等方面对以上问题进行解
决和处理，确保电气化铁路的正常和安全运行。
参考文献：
[1]刘通.铁路牵引变电所接地电阻的降低方法研究论述[J].工程技术：引文版，2016（6）：00244-00244.
[2]宋有鹏.研究电气化铁路牵引变电所接地网敷设接地问题[J].建材与装饰，2017（10）.。