铁路综合接地系统的思考

摘要：高速铁路和电气化铁路牵引回流波动对沿线通信与信号设备造成的干扰，一方面对人身及设备的安全造成威胁，另一方面影响通信与信号设备稳定工作。因为传统的接地系统不能适应高速铁路电磁兼容的要求。引入综合接地系统的感念，是防止运行干扰破坏影响的较好办法。

关键词：接地 接地电缆等电位

Abstract: High speed railway and Railway Electrification communication and signal equipment interferenced caused by traction return current fluctuation on line, On effect of personal and equipment safety, Another effect of communication and signal equipment stability. Because the traditional earthing system can not adapt to the high speed railway electromagnetic compatibility . Introduction of integrated earthing system, which is The better way to prevent running interference.

Keyword: earthingearthing cableEquipotential

中图分类号：U238 文章标识码：A文章编号：

引言：欧洲铁路提出综合接地系统的概念以接触电压和钢轨电位的安全标准为基点，根据欧洲EN50122-1-2007，接触电压和钢轨电位在不同情况下安全标准如表1所示，该表中，钢轨电位允许值按与钢轨相距2m作为监测点和防护点。不论何种供电方式，在一般情况系影响钢轨电位的主要因素在于钢轨对地的泄漏电阻。

表1 接触电压和钢轨电位安全标准

铁路综合接地系统的概念

铁路综合接地系统是将铁路运输沿线的牵引供电回流、电力供电系统、信号系统、通信信号与其他电子系统、建筑物、道床、站台、隧道等需要接地的装置通过综合接地线（也叫贯通地线）连成一整体的接地系统。同时综合接地线（贯通地线）也是牵引回流的一个分路，从原理上来说，综合接地系统采用的是等电位防护的原理。通过综合接地线搭接各个子接地系统，构成宏观等电位的大型公用接地系统。

综合接地系统提供了铁路沿线建筑物、构筑物的防雷接地、强弱电设备的工作接地、防过电压保护接地、静电接地、屏蔽接地等。由于铁路综合接地系统充分利用的是沿线设施，可以有效的降低钢轨的电位，确保人身和设备的安全。综合接地系统就是要集成构建一个包括铁路沿线的所有金属部件的大型地网。

铁路综合接地系统的构成

综合接地系统有一个目的就是建立等电位的平台，通过综合接地系统与地网的连接，将带电金属与大地的电位差降低到最小（宏观的等电位）。

构成综合接地系统的基本元素

综合接地系统是由钢轨、架空地线、埋地裸线缆（综合接地线或“贯通地线”）、额流线圈、接地横向连接线、简单横向连接线、各种接地、接线端子及引接线等构成，沿轨道两侧敷设的架空地线和埋地裸线为主干，充分利用沿线的桥梁、隧道、路基地段构筑物设施内的自然接地体，形成冲击电阻基地的等电位综合接地平台。

这样构成的铁路综合接地系统实际是一个大型接地网，这些“元素”的集合构成了牵引供电、轨道电路、通信线路设备的综合接地“网络”。尤其是轨道电路要求通过该接地网获得最大程度的保护，以使设备能正常运行。防护连接要求距接触网带电体5m范围内的金属构件和需要接地的设施、设备应该接入到综合接地系统，距离线路两侧20m范围内的铁路设备站房的接地装置也应该接入综合接地系统。

各元素说明

1、埋地接地电缆线：这是一条埋设在下行线路的截面为35m㎡的连续的铜缆，这条缆线必须埋在本侧信号电缆槽的下方。此外，在隧道中高架桥上、下行线路间的距离有特殊要求的地方必须设置辅助埋设节点电缆。

2、架空接地线：在接触网支撑结构上安装无绝缘的93.3 m㎡的裸线。

3、横向连接线：轨道电路两空心线圈的中心点相连或相连后接地。这样做首先可以平衡两钢轨间的牵引回流，限制钢轨与大地间的电压，保护工作人员安全；其次可以产生网状地极，泄放雷电流；再次可以疏导牵引回流；最后保证断轨检查。

4、地网和接地体：铁路沿线建筑物内的通信、信号及计算机设备的地网，牵引供电系统各接地体与地网、电力设施接地体与地网，以及桥梁、隧道等结构物内的接地装置或自然接地体都是综合接地系统的组成。通过综合接地线搭接。

5、等电位连接：将系统内的所有金属用导线练成一体成为等电位连接。最早等电位连接是针对人安全而言的由于微电子设备耐电压过电流能力极低，所以对“等电位”要求极为严格，因此，等电位连接各处电位差要满足微电子设备的耐压要求。等电位防护要求所有的金属都要就近与接地体接地。不带电的金属直接与地网连接，带电的通过SPD与电网连接。

6、钢轨连接：为保证牵引回流，必须进行钢轨连接。钢轨只能通过接地横向连接和牵引回流横向连接接地，为保证断轨检查，连个连续的接地横向连接必须大于1500m如图1所示，小于1500m不设接地横向连接，大于2000m时中间需加设一横向连接，三者不得小于1000m。横向连接都是在轨道电路空心线圈、扼流变压器中电实施。

图1.接地横向连接示意图

7、横向连接线使用长度小于100m的轻型绝缘70 m㎡多芯铜线，该线连接到轨道电路空心线圈或扼流变压器的中点。保护连接、轨道间等电位交叉连接、在特定条件下侧线轨道与正线轨道间的牵引回流等钢轨连接，可通过连接无绝缘轨道电路终端阻抗中电（空心线圈）或有绝缘轨道电路或道岔轨道电路分支的扼流变压器实现。

综合接地系统的连接

综合接地系统实际上是个大地网，与综合地网的连接实质是与地网连接。在铁路线路上的通信、信号、供电设备均应通过引出线，采用水平引出的方式与架空线缆、埋地接地电缆线连接。

1、通信信号箱盒包括电缆配线箱、通信电缆连接箱、内部有要求防牵引电流感应的接地屏蔽电缆的箱盒必须与地网连接接地，电缆屏蔽接地点必须用铜质的等电位接地排与贯通地线连接。

2、机械室的等电位排与机房地网与环形接地排连接后与综合接地线连接，所有通信信号设备的安全地线和屏蔽地线、工作地线等通过会流排与贯通地线连接

3、沿线通信信号漏泄电缆悬吊钢索、通信电缆的金属外皮等的屏蔽层、沿线通信设备接地点，避雷器的安全接地点与贯通地线连接。通信站、微波站、无线电基站若远离铁路线应单独接地。

其他设备如桥梁护栏、隧道顶、步行道、金属廊桥、接触网杆应与架空线缆或贯通地线连接。

综合接地线的埋设

综合接地系统的使用裸铜绞线，并且采用直接埋于路基土壤中的方式，其埋设的深度为路肩以下1米处，这样综合接地线的接地电阻较小，考虑到电气化接触网支柱基础、电缆槽的施工需在路基碾压成形之后，为减少对接触网支柱基础的影响和电缆槽施工的影响，综合接地系统阴郁接触网支柱的外侧，综合接地线的引出线采用水平引出。

在高架桥梁上，综合接地线为带绝缘外皮的铜绞线，并采用设置于电缆槽中的方式，综合接地系统的引出线同样采用水平引出的方式。对于高架线，在桥墩处要预留接点端子一定间距与综合接地系统连接，在隧道中，利用隧道钢筋的纵横向的电气可靠连接作为自然接地体，在隧道侧壁处预留的接地端子以一定间距与综合接地线相连。

综合接地系统应按照通信、信号及电气化等专业的接地要求，每隔一定的距离做出引出线。引出线的一端与综合接地系统采用铜质线缆连接，另一端供相关专业电气设备接地用并与之连接。

结论。

在电气化铁道和四电集成线路中，综合接地系统应保证牵引回流的导向和接触电压防护，牵引供电接触网的接地系统仍依赖于地线的横向连接。各处与地网连接可靠，为沿线的供电设备和栏杆提供可卡片接地措施。在沿线的通信和信号设备接地主要是依靠综合接地线，综合接地线的引出线的位置和间距应与电务施工共同协商，并视不同情况对该综合接地系统进行优化。

参考文献

EN50122-1 欧洲铁路设施。固定装置电气安全和接地保护规定2007

余德武；缪柏年无碴轨道综合接地系统方案的探讨{J}《铁道通信信号》2005/8

孙正成综合接地系统在铁路客运专线的应用{J}《科技信息》2008/12

荣亚清客运专线综合接地系统实施方案探讨{J}《铁道通信信号》2008/10

唐元方客运专线无碴轨道桥梁综合接地及其必要性{J}《铁道工程学报》2006/05