《城市軌道交通電氣設(shè)備測試（第2版）》 課件5.3城軌綜合接地

《城軌防雷裝置》城軌避雷器設(shè)備目錄01城軌綜合接地設(shè)計原則及要求02鐵路接地與城軌接地的差異03綜合接地的含義04城軌綜合接地設(shè)計05城軌系統(tǒng)綜合06城軌設(shè)備接地要求01城軌綜合接地設(shè)計原則及要求城軌綜合接地設(shè)計原則及要求

一直以來接地技術(shù)都是人身安全、設(shè)備安全的重要保障措施之一。供電系統(tǒng)中的接地裝置按照工作的性質(zhì)可以分為工作性接地和保護性接地。按照接地形式可以分為正常接地和故障接地兩種，按照接地的作用可以將分為工作接地和安全性接地。

工作接地是指為了線路和設(shè)備達到一定的運行要求而采取的接地方式。不同的工作接地有著不同的特殊作用。其中系統(tǒng)中性點接地可以維持相線電壓的相對穩(wěn)定，而系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地可以避免出現(xiàn)過電壓的危害，但是單相接地時另兩相對地電壓將升高。城軌綜合接地設(shè)計原則及要求

安全接地中主要包括：?防止通信設(shè)備和供電設(shè)備絕緣損壞或者設(shè)備對人身安全造成傷害而采取的保護接地；?為了消除使用過程中產(chǎn)生的靜電積累而引發(fā)的觸電或者過電壓的靜電接地；?防止雷電或者其他電器的電磁感應(yīng)而對設(shè)備的屏蔽線外皮進行的屏蔽接地。?為了防止光電纜腐蝕而采用的陰極保護或者犧牲陽極的保護接地等。城軌綜合接地系統(tǒng)核心是貫通地線，主要作用是減小接地電阻，降低鋼軌電壓，為沿線設(shè)備提供公共參考地電位。城軌綜合接地設(shè)計原則及要求城軌綜合接地系統(tǒng)核心是貫通地線，主要作用是減小接地電阻，降低鋼軌電壓，為沿線設(shè)備提供公共參考地電位。城軌綜合接地設(shè)計原則及要求（1）綜合接地裝置的設(shè)計在保證人身安全、設(shè)備安全及運營可靠性的基礎(chǔ)上，盡可能減少投資。（2）綜合接地系統(tǒng)設(shè)計時，兼顧雜散電流防腐要求。當(dāng)接地安全設(shè)計與雜散電流防腐設(shè)計發(fā)生矛盾時，優(yōu)先考慮接地安全設(shè)計。（3）綜合接地系統(tǒng)設(shè)計同時滿足強電設(shè)備、弱電設(shè)備及其他需要接地的車站設(shè)備對接地的要求。（4）接地網(wǎng)設(shè)置在車站供電設(shè)備房間的下方，接地網(wǎng)接地電阻不大于0.5，并應(yīng)進行接觸電勢和跨步電勢的實測校核。城軌綜合接地設(shè)計原則及要求（5）接地引出線應(yīng)作出明確的標(biāo)記，土建施工完成后移交機電設(shè)備安裝單位。（6）接地系統(tǒng)的設(shè)計及施工充分考慮了接地引出線穿越地下車站結(jié)構(gòu)底板時的防水問題，做到不滲水、不漏水。02鐵路接地與城軌接地的差異鐵路接地與城軌接地的差異

地網(wǎng)接地體除了增強地網(wǎng)散流能力、降低地網(wǎng)接地電阻之外，還主要起到限制地面的電位，確保發(fā)生短路故障時的人身與設(shè)備安全的作用。在高速鐵路中，鐵路的牽引負(fù)荷大，回流電流也隨之增大，造成地網(wǎng)電位不相等，會對人身以及設(shè)備的安全造成威脅，影響保護、測量、信號裝置，并有可能引發(fā)保護裝置的誤動或拒動，同時機車運行時起動、制動造成母線電流波動增大，產(chǎn)生的電磁信號對通信回路、測控保護裝置造成干擾，并影響調(diào)度中心與變電所之間的通訊。“西電東送”輸電網(wǎng)工程中，發(fā)電站、變電站、換流站以及輸電線路主要位于山區(qū)，所處的地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，部分地區(qū)的土壤電阻率達數(shù)千歐米，給接地帶來了非常大的困難。鐵路接地與城軌接地的差異

由于軌道交通使用直流牽引供電系統(tǒng)，正極接觸網(wǎng)供電，負(fù)極走行軌回流，從走行軌向道床和地下結(jié)構(gòu)泄漏雜散電流。若主體結(jié)構(gòu)與人工接地網(wǎng)連接，會造成雜散電流經(jīng)人工接地網(wǎng)流入大地，對人工接地網(wǎng)和地下市政金屬管網(wǎng)造成腐蝕，不能滿足雜散電流防護的要求，因此采用與主體結(jié)構(gòu)隔離的人工接地網(wǎng)可以避免雜散電流的腐蝕。車站內(nèi)強電、弱電、設(shè)備接地通過接地扁銅、電纜金屬鎧裝及車站水平接地網(wǎng)連接成一體，形成一個高低壓兼容、強弱電合一的綜合接地系統(tǒng)。地上出入口采用金屬框架結(jié)構(gòu)，利用金屬屋面作為接閃器，鋼結(jié)構(gòu)立柱作為防雷引下線，建筑物基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)作為接地極，形成獨立的外部防雷接地網(wǎng)。為防止雷電流侵入干擾，地上、地下接地網(wǎng)嚴(yán)格絕緣開，不進行任何電氣連接。鐵路接地與城軌接地的差異

軌道交通采用第三軌供電，并采用走行軌回流的供電方式，按照國家標(biāo)準(zhǔn)《城軌直流牽引供電系統(tǒng)》的規(guī)定：直流饋電的正、負(fù)極線均不接地，即城軌直流牽引供電系統(tǒng)的正、負(fù)極對地都應(yīng)是絕緣的。但由于運行線路長、且城軌經(jīng)過長期運行后，走行軌對地存在泄漏電阻，走行軌對地也就存在電位差，在軌道上運行的電力機車的車身與走行軌是同電位，當(dāng)線路上發(fā)生三軌接地故障時，正極電位降低，走行軌對地電位升高，致使運行在線路上的機車車身帶危險電壓。因此建議對車站靠隧道側(cè)2

m范圍內(nèi)的站臺進行絕緣處理，從而使上、下車人員處在與大地絕緣的地帶，避免人員傷亡。03綜合接地的含義綜合接地的含義

城軌負(fù)荷具有波動性強、諧波含量豐富、電纜容性電流大等特點，威脅到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。城軌接地工程是一項綜合性的、復(fù)雜的系統(tǒng)工程。綜合性表現(xiàn)在該系統(tǒng)提供了沿線建筑物、構(gòu)筑物的防雷接地、強弱電設(shè)備的工作接地、保護接地、防過電壓接地、防靜電接地、屏蔽接地等，幾乎涵蓋了城軌線路一定范圍內(nèi)所有的系統(tǒng)設(shè)備接地和防雷接地。復(fù)雜性涉及的專業(yè)包括信號、通信、信息化、電氣化、電力、機械、橋梁、隧道、路基、站場、軌道、環(huán)工、給排水、房建等。如圖5-9所示為城軌綜合接地系統(tǒng)與其他接地系統(tǒng)的連接。3.1城軌綜合接地系統(tǒng)綜合接地的含義圖5-9城軌綜合接地系統(tǒng)與其他接地系統(tǒng)的連接綜合接地的含義

城軌綜合接地系統(tǒng)就是將城軌沿線的牽引供電回流系統(tǒng)、電力供電系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、通信及其他電子信息系統(tǒng)、建筑物、道床、站臺、橋梁、隧道等需要接地的裝置通過貫通地線連成一體的接地系統(tǒng)。接地系統(tǒng)由貫通地線、接地裝置及引接線等構(gòu)成，也是城軌回流的一個主要回路，從原理上來說，其實就是一個共用接地系統(tǒng)并通過等電位連接構(gòu)成城軌的等電位體，如圖5-10所示。綜合接地的含義圖5-10城軌綜合接地系統(tǒng)綜合接地的含義3.2等電位連接

等電位連接是指為了達到等電位目的而進行的導(dǎo)體連接，目的是防止設(shè)備與設(shè)備之間、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的電位差，確保設(shè)備和操作人員的安全。國內(nèi)外大量運行經(jīng)驗表明，等電位連接是設(shè)備過電壓保護，同時也是防止觸電的有效措施，等電位連接成為共用接地系統(tǒng)和鐵路綜合接地系統(tǒng)的主要措施。

地下車站接地網(wǎng)均設(shè)置強弱電接地引出端子，分別設(shè)置強電接地母排、弱電接地母排和設(shè)備接地母排，強弱電引出接地端子的距離按不小于20

m考慮；強電接地干線和弱電接地干線不再具有電氣連接點，且相距應(yīng)滿足安全距離要求，最小不得小于2

m。設(shè)備接地母排為車站內(nèi)各金屬構(gòu)筑件、水管、機柜及進出建筑物的其他金屬管等提供完善的接地保護；在車站各系統(tǒng)設(shè)備機房設(shè)置局部等電位連接端子排，重要設(shè)備機房還應(yīng)根據(jù)接地需要設(shè)置匯流排或環(huán)形接地母線，供設(shè)備、SPD接地、靜電地板接地及等電位連接以降低在設(shè)備間可能產(chǎn)生的電位差，避免雷擊電磁脈沖對電器裝置造成危害。綜合接地的含義

在鐵路綜合接地系統(tǒng)中，距接觸網(wǎng)5

m范圍內(nèi)需要接地的設(shè)施、線路兩側(cè)20

m內(nèi)建筑的接地裝置均應(yīng)接入綜合接地系統(tǒng)，形成一個良好的等電位體，沿線建筑物均應(yīng)以最短的距離就近與貫通地線連接，不便與鐵路綜合接地系統(tǒng)等電位連接的第三方設(shè)施（路外公共建筑物、公共電力系統(tǒng)、金屬管線等設(shè)施）必須采取可靠的隔離或絕緣等措施，綜合貫通地線接入處電阻不超過1。04城軌綜合接地設(shè)計城軌綜合接地設(shè)計

城軌綜合接地系統(tǒng)，在設(shè)計時需要考慮周圍建筑物、供電系統(tǒng)、地下管道等電氣連接，如圖5-11所示。圖5-11城軌綜合接地系統(tǒng)與其他地下設(shè)備的關(guān)系05城軌系統(tǒng)綜合

城軌系統(tǒng)綜合5.1城軌系統(tǒng)綜合接地網(wǎng)

城軌系統(tǒng)全線設(shè)置統(tǒng)一的綜合接地系統(tǒng)：各站分別設(shè)置的接地網(wǎng)應(yīng)與結(jié)構(gòu)鋼筋相互連接，實現(xiàn)城軌內(nèi)部真正的等電位，各站接地網(wǎng)通過接地扁鐵（銅）、電力電纜金屬屏蔽及鎧裝層、接觸網(wǎng)架空地線及隧道結(jié)構(gòu)鋼筋相互連接，如圖5-12所示。

城軌系統(tǒng)綜合圖5-12城軌系統(tǒng)綜合接地網(wǎng)連接示意圖

城軌系統(tǒng)綜合

接地系統(tǒng)以綜合貫通線為主干，充分利用沿線的接地體，構(gòu)成綜合接地平臺。綜合接地網(wǎng)主要由水平接地體和垂直接地體組成。接地裝置在車站底板墊層下的埋設(shè)深度不小于0.6m，水平接地體為40

mm×4

mm或50

mm×5

mm紫銅排，垂直接地體為銅鍍鋼棒。綜合接地主要器材綜合接地系統(tǒng)主要器材包括貫通地線、接地端子、接地連接導(dǎo)線、C形壓接件、L形連接器等。貫通地線的規(guī)格主要有銅截面積35

mm2、70

mm2，如圖5-13所示為貫通地線。城軌系統(tǒng)綜合圖5-13貫通地線城軌系統(tǒng)綜合5.2城軌車站綜合接地系統(tǒng)

城軌高架車站設(shè)一組強電設(shè)備接地引出線及一組弱電設(shè)備接地引出線及一組備用引出線，共三組。每組接地引出線為三根，其中一根為備用，全部引出到站臺板下夾層地面以上，引出車站結(jié)構(gòu)底板以上的高度不小于0.5

m；接地引出線的引出點位置應(yīng)便于電纜連接，且應(yīng)避開軌底風(fēng)道、結(jié)構(gòu)墻體及軌道等；接地引出線應(yīng)妥善保護，不得丟失、斷裂。城軌系統(tǒng)綜合

城軌高架車站采用金屬屋面做接閃器，鋼結(jié)構(gòu)梁作引下線，柱內(nèi)主筋和混凝土結(jié)構(gòu)梁與鋼結(jié)構(gòu)梁下部相連，柱內(nèi)主筋與混凝土結(jié)構(gòu)梁通長焊接作防雷引下線的一部分。與普通建筑類似，每根引下線應(yīng)充分利用承臺結(jié)構(gòu)主筋、樁基礎(chǔ)等構(gòu)成自然接地體，用作自然接地體的所有結(jié)構(gòu)主鋼筋均應(yīng)始終貫通，應(yīng)牢固焊接接地體。由于城軌高架車站包含多個弱電系統(tǒng)，因此應(yīng)采用綜合接地系統(tǒng)，直流工作接地、交流工作接地、防雷接地及安全保護接地等應(yīng)共用接地裝置。接地電阻一般不大于0.5，特殊情況下，可適當(dāng)?shù)靥岣呓拥仉娮?，但?yīng)滿足弱電系統(tǒng)的接地要求，原則上不大于1，也要滿足接觸電壓和跨步電壓的要求。城軌系統(tǒng)綜合

城軌全線接地網(wǎng)通過鎧裝電纜、接地扁銅及車站水平接地網(wǎng)連接成一體，形成一個強弱電合一、高低壓兼容的綜合接地系統(tǒng)。進出車站的系統(tǒng)和金屬管線做好等電位連接，可靠聯(lián)結(jié)車站內(nèi)各系統(tǒng)設(shè)備接地母線，并與綜合接地網(wǎng)連接。城軌高架車站內(nèi)弱電系統(tǒng)眾多，為了防止雷電波入侵，車站電子系統(tǒng)宜安裝多級SPD（SurgeProtectionDevice，電涌保護器）防護，第一級安裝在配電系統(tǒng)總出線，第二級安裝在各系統(tǒng)供配電柜，第三級安裝在微電子設(shè)備前。通過級間配合，使入侵雷電波降低到電子設(shè)備的承受水平以下。

由于在城軌線路中，高架車站及高架線路地理位置的特殊性，很容易受到雷電的影響?？梢酝ㄟ^安裝接閃器、地電位均衡器及避雷器等有效的接地、提高絕緣子性能來確保線路不受雷電的影響。綜合全面的防雷措施，保證城軌系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運行，為人們的生活出行提供保障。城軌系統(tǒng)綜合5.3橋梁綜合接地系統(tǒng)

對于高架線路，可以通過可靠接地、屏蔽及加裝浪涌保護器的措施來綜合防雷。（1）橋梁地段貫通地線鋪設(shè)在兩側(cè)的通信信號電纜槽內(nèi)，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、承臺、基礎(chǔ)以及接地系統(tǒng)的外部接口和各結(jié)構(gòu)之間的連接均進行接地連接，以形成完善的接地系統(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)，保證橋梁結(jié)構(gòu)在通過高電壓、電流時結(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。城軌系統(tǒng)綜合5.4隧道綜合接地系統(tǒng)（1）貫通地線鋪設(shè)于兩側(cè)通信電纜槽內(nèi)。（2）充分利用錨桿、底板鋼筋、非預(yù)應(yīng)力鋼筋接地體，以滿足接地電阻的需求。（3）一般不增加專用接地鋼筋。如圖5-14所示為隧道綜合接地系統(tǒng)。城軌系統(tǒng)綜合5.5路基綜合接地系統(tǒng)（1）綜合地線鋪設(shè)于電纜槽正下方的基床底層中，并充分利用接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)。（2）埋設(shè)深度距基床底層頂面－0.3～0.4

m。（3）長度超過1000

m的路基地段，每間隔500

m左右將上下行貫通地線連接一次。（4）長度為500～1000

m的路基地段，在路基段中間將上下行貫通地線連接一次。（5）長度小于500

m的路基地段，不考慮貫通地線的橫向連接。城軌系統(tǒng)綜合貫通地線圖5-14隧道綜合接地系統(tǒng)城軌系統(tǒng)綜合圖5-15路基綜合接地系統(tǒng)如圖5-15所示為路基綜合接地系統(tǒng)。06城軌設(shè)備接地要求城軌設(shè)備接地要求6.接地要求（1）接地干線、接地支線、接地電纜及接地引線所用材料的規(guī)格尺寸應(yīng)符合設(shè)計要求，連接牢固、可靠、安全、接觸良好。（2）接地干線和接地支線敷設(shè)的位置應(yīng)符合設(shè)計要求，便于檢查，其位置不得妨礙設(shè)備裝卸及維修。（3）干線接地扁鋼沿墻敷設(shè)，距地面垂直高度約0.2

m，距墻水平距離約0.02

m，如設(shè)有離壁墻，扁鋼通過“L形”卡子固定在地面上，非離壁墻段，扁鋼通過“S形”卡子固定在側(cè)墻上，相鄰固定點間，水平段約1

m，轉(zhuǎn)彎處為0.3～0.5

m。城軌設(shè)備接地要求（4）干線接地扁鋼表面均勻間隔刷涂黑黃條紋，條紋寬度約0.05

m。干線接地扁鋼穿墻時，應(yīng)加鋼管保護。（5）接地體的連接采用電焊搭接連接時，其搭接長度：扁鋼為其寬度的2倍且至少不少于三個棱邊焊接，扁鋼與角鋼連接時，除應(yīng)在扁鋼兩側(cè)焊接外，還應(yīng)將扁鋼本體彎成直角形，或加上L形扁鋼，與角鋼焊接成一個整體。所有焊接處應(yīng)牢固，不得有假焊或漏焊現(xiàn)象。（6）每一設(shè)備的工作接地和保護接地應(yīng)單獨與接地干線可靠連接，嚴(yán)禁將幾個部件串聯(lián)接地。城軌設(shè)備接地要求（7）35

kV電纜接地應(yīng)符合下列規(guī)定：①各車站變電所間35

kV環(huán)網(wǎng)電纜（包括鎧裝層及屏蔽層）兩端就近接地，如設(shè)有中間頭，中間頭兩側(cè)的電纜鎧裝層及屏蔽層應(yīng)分別連接良好，不得中斷，跨接線等效截面不應(yīng)小于鎧裝層及屏蔽層截面。②變電所內(nèi)部的35

kV饋線電纜（包括鎧裝層及屏蔽層）在始端就近接地。③跟隨式變電所或冷站的35

kV饋線電纜（包括鎧裝層及屏蔽層）在始端就近接地。④由主站饋出的35

kV電纜，以主站為起點，每兩段（配盤長）電纜為一組，在該組電纜（包括鎧裝層及屏蔽層）的始末兩端接地，中間頭處電纜鎧裝層及屏蔽層連通；如最后僅剩一段電纜（包括鎧裝層及屏蔽層），其兩端均接地。⑤35

kV電纜單端接地時，非接地端電纜鎧裝層及屏蔽層處理同接地端，以便于電纜試驗。城軌設(shè)備接地要求（8）低壓電力電纜、控制電纜接地應(yīng)符合下列要求：①低壓電力電纜接地。采用金屬鎧裝的電力電纜，連接變電所內(nèi)部設(shè)備時，鎧裝層要一端接地，另一端懸空；連接變電所內(nèi)外設(shè)備時，鎧裝層要兩端接地。鎧裝層一端接地時，交流設(shè)備與交流設(shè)備間的電纜在始端（指電源端）就近接地，交流設(shè)備與直流設(shè)備間的電纜在交流設(shè)備側(cè)就近接地，直流設(shè)備與直流設(shè)備間的電纜在始端（指電源端）接地。電力電纜單芯截面不大于4

mm2時，接地線截面為4

mm2；電纜截面大于4

mm2而小于120

mm2時，接地線截面為16

mm2。城軌設(shè)備接地