维普资讯 http://www.cqvip.com 《西铁科技＞＞２００２年第２期 牵引变电所地网降阻旋工浅谈 西铁电气化工程处 白胜利 摘 要 本文探讨了电气化牵引变电所的接地网施工，同时介绍了接地网降阻、接地体材 质的选择、岩层地网的施工、地网接地电阻的测量。 关键词 电气化铁道 牵引变电所 地网 在电气铁路牵引变电所的接地网施工中， 由于地形的，经常会遇到变电所的位置处 于土壤电阻率较高之处，甚至在岩石上建造等。 全面掌握，需付出很大的代价，而一个变电所的 投资有限，在有限投资范围内解决地网降阻的 问题是牵引变电所施工的关键。如果单纯靠延 长接地体或扩大接地网来达到０．５１２以下的要 求，是很困难的。从理论上讲，理想的接地体是 “法拉弟等电位笼子”，使电流均匀分散到大地 中，而现实是根本不可能实现的。就目前解决岩 层降阻这个问题，还没有定型指导性施工规范。 但是，近十几年来我们在施工中，成功地解决了 这个问题，使接地网电阻值降到设计规范的要 求，且积累了一定的降阻施工经验。 因客观环境的影响，造成地网的阻值与设计要 求相差较大，给人身和设备带来极大危害，所以 对地网降阻的研究具有非常重要的意义。 变电所在正常、事故以及雷击的情况下，利 用大地作为接地电流回路的一个元件，将设备 接地处固定为所允许的接地电位，从而保护设 备和工作人员的安全。正常情况下，设备的接地 电位不超过ＩＯＶ，在接地短路电流系统中，接地 电位可能达到２０００Ｖ及以上；在雷击时，接地 体的瞬时电位可能达到数十万伏的数量级，由 于接地体电位的升高，会使设备受到反击电压 的作用，击穿设备或引起误动作，电流在接地体 中流散会出现电位梯度，人体站在这样的地面 上，有可能受到接触电势和跨步电势引起电击 伤害。因此，地网降阻是牵引变电所施工的首要 问题，必须将地网阻值降到设计要求范围之内。 根据电气化供电的特点，电压高为 ２７．５ｋＶ，一相直接与钢轨连接并与大地地网联 接，因此对主地网的要求一般变电所为０．５１２ 以下。 １ 接地网降阻，必须从地网结构和土壤 （沙加石土）降阻者手 大地的电阻率变化范围很大，施工现场地 质结构复杂，在岩石层上方地表面有少量的土、 沙石、风化石、且分布不均匀，地下深层就难以 了解。电阻率往往从大于２０００Ｑ・ｍ到５０００Ｑ ・ｍ。大多数岩石、矿物和粘土在干燥状态都是 绝缘导体或半导体。由于在自然环境中，地表层 几乎总保持一定的溶解盐的间隙水，因此岩层 上方地表的电阻率决定于水份含量，土壤的致 密与否对电阻率的影响也很大。例如：当粘土的 含水量为１Ｏ ，温度不变，单位压力由 ０．０２ｋｇｆ／ｃｍ 增大到０．２ｋｇｆ／ｃｍ 时，电阻率可 对于在一般土壤层的接地网中，接地电阻 较容易满足要求，而在土壤电阻率较大的沙土 填方、风化石、土沙加石、岩层风化石上根本满 足不了０．５１２以内的规定值，现就高电阻率中 降阻最为困难的岩层上风化石接地降阻施工进 行小析。 岩层地网降阻，由于对地的层状剖面结构 难以全面了解，接地体的几何形状比较复杂，要 ３８ 下降到原来的６５ 。根据这个原因，改善岩层 上土壤的电阻率，除置换一定量的粘土外，还应 把接地体四周的土壤压紧致密。 在一般田园或高原地区改造降低土壤的电 阻率，减小接地网的接地电阻值利用置换地表 土壤（如粘土、石墨、磁黄铁石、炉渣等）增大延 维普资讯 http://www.cqvip.com 牵引变电所地网降阻施工浅谈 长地网敷设面积，加大垂直极密度就可以达到 目的。岩层上降阻使用上述方法根本满足不了 ４岩层地网的前工。 要求。岩层的电阻率主要决定于表层的含水量 根据设计部门和有关地网专家的降阻理论 和水的电阻率。对于受地下水浸渍的不完整的 为依据。认真分析现场各关于地网的参数，制定 岩石，其电阻率通不太高。因此，岩层降阻必须 详细的施工计划。 在岩层上｛ＴＳＬ。其目的利用地下水和保持自然 （１）地网沟的开挖，要求沟深８００ｒａｍ，宽 的雨水不流失。 ４５０ｍｍ，长度依现场勘测的为准，大约１８００ｍ 接地电阻的物理概念就是当工频电流从接 左右。 地体向周围的大地散流时，土壤所呈现的电阻。 （２）打井。井孑Ｌ一般为Ｏ２００ｍｍ；深７—８ｍ， 牵引变电所的地网是由多根水平接地体和垂直 数量大于３２口 接地极组成。作用是均衡电位，分散电流，垂直 （３）地网的敷设。根据高阻区的地点， 接地体，仅在避雷针、线和避雷器附近加强集中 面积大、密度大。将扁钢、角钢、钢管埋人，按施 接地散泄雷电流之用。增大接地网的面积是减 工规范进行焊接成为一个整体。 小接地电阻的主要因素。 （４）填人置换的降阻剂和黄土。严格按选好 型的降阻剂技术要求，在厂方技术人员的配合 ２地网体快速将电流泄流到土壤中去 下，定量回填到人工接地坑（沟）、井中。由于现 从电工原理来讲，只有在减小地网体与土 场的地质不均匀，所以将高电阻率的沙石、风化 壤的接触电阻，才能快速将大电流分散流 石用黄土置换，并填实、喷水，使接地体很好地 地。在现场试验中，发现接触电阻的大小与施工 同大地接触。 方法的正确与否关系极大。某些人工接地坑用 ５地网接地电阻的测量 低电阻率的材料来置换接地体周围的高电阻率 土壤时，接地电阻降低很少，或者反而增大，其 电化牵引变电所一般地网的对角线长度为 主要原因，就是用来置换的低电阻率材料，没有 １００ｍ左右，属大接地短路电流系统，其接地电 和接地体表面以及坑壁接触紧密致使接触电阻 阻要求为０．５ｎ以下。要准确地测量其地网的 大大增加的缘故。同时由于金属接地体在地下 接地电阻，首先要选好测量通道。因为岩层上的 受到一定的腐蚀，大大缩短了接地体的使用寿 地网所处的位置特殊，测量通道受到，所以 命。所以，为了克服以上现象，在接地体周围小 选好测量通道是准确测量地网接地电阻的关 范围内使用化学降阻剂。要求化学降阻剂具有 键。采用５Ｄ／０．５法进行测量较为科学。 测量时，将电位探测针沿接地网与电流探 良好导电能力，其性能稳定，结构紧密，保证各 测针之连线方向上移动三次，每次移动距离约 种有效成份不流失，并能长期抵抗酸、碱、盐的 １０ｍ，如三次测得的电阻值互相接近，即认为测 侵蚀。 量通道置选择合适。 ３接地体材质的选择 综上所述，岩层地网降阻是一项比较复杂 的工程，要在短期、经济、优质完成地网降阻，必 根据导电原理，当然是电阻率小的材质最 须抓好现场勘测，制定施工方案，备料选材，精 好。如金、银、铜等，日本地网采用银质材料，德 细施工，反复试验。十多年来，我们通过降阻，解 国采用铜质材料。根据我国的国情，利用铜、银 决了近５个变电所的地网降阻问题，受到各设 质材料代价太高，不经济。多年来我国地网采用 计院、铁路局、指挥部和供电运行单位的好评。 扁钢（一４０×５或一５０×５）和角钢（ ５０×５０× 如河南李家寨牵引电电所由原１Ｑ电阻降为０． ５）。对于岩层上的地网，打井埋人的垂直接地 ４６ｎ，陕西观音山牵引变电所由原地网的２．４ｎ 体，就用（￣１００，长６ｍ的钢管。实践证明，我们 降到０．６８Ｑ。 在有限投资的前提下，达到了地网降阻的要求， 现以观音山岩层降阻施工和测量数据为 同时保证地网使用寿命达ｌ５年以上。 例，说明我们岩层上降阻是成功的。 ３９
