■ 周鑫

高架武漢站接觸網(wǎng)接地方案研究

■ 周鑫

武漢站是武廣高速鐵路大型綜合交通樞紐之一。按照以人為本原則，作為客運(yùn)專線綜合接地系統(tǒng)的子系統(tǒng)，武漢站接觸網(wǎng)接地方案必須保證旅客人身安全，保證設(shè)備正常工作，保證故障條件下實(shí)現(xiàn)可靠保護(hù)。武漢站咽喉區(qū)、車場及站房結(jié)構(gòu)都位于高架橋上，這給接觸網(wǎng)接地方案設(shè)計(jì)帶來了新的問題。

1 接觸網(wǎng)和受電弓接地區(qū)域的接地要求

根據(jù)IEC 62128-1-2003《鐵路設(shè)施 固定設(shè)備 第1部分：電氣安全和接地相關(guān)的保護(hù)性措施》，拉斷接觸網(wǎng)或脫線的受電弓一般可能達(dá)到的區(qū)域稱作“接觸網(wǎng)和受電弓接地區(qū)域”，是電氣化閃絡(luò)保護(hù)接地及感應(yīng)接地系統(tǒng)的主要實(shí)施范圍，電氣化回流接地區(qū)域內(nèi)的各設(shè)施為電氣化預(yù)留實(shí)施的接地部件，就近接入綜合接地系統(tǒng)。

同時(shí)，根據(jù)《鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10009-2005）要求，距接觸網(wǎng)帶電體5m范圍及接觸網(wǎng)、受電弓接地區(qū)域以內(nèi)的各專業(yè)設(shè)備也應(yīng)可靠接地，建議需要接地的構(gòu)筑物和設(shè)備接入綜合接地系統(tǒng)。

2 武漢站接觸網(wǎng)工程接地的難點(diǎn)

一般車站的接觸網(wǎng)工程接地采用路基上設(shè)置，只需將接地體埋入大地內(nèi)，將需接地的設(shè)備同接地體連接即可。

但武漢站采用高架橋梁上的設(shè)計(jì)，所有需接地的設(shè)備同大地絕緣，且橋梁為預(yù)制箱梁結(jié)構(gòu)，每片梁及每個(gè)墩臺(tái)是獨(dú)立、不連續(xù)的，對(duì)接地設(shè)計(jì)帶來很大難度，尤其是旅客站臺(tái)區(qū)域的接地方案。

3 接觸網(wǎng)接地設(shè)計(jì)原則

根據(jù)綜合接地的總體思路，沿客運(yùn)專線正線兩側(cè)各敷設(shè)綜合貫通地線，沿線所有可利用的土建工程鋼筋都和綜合地線實(shí)現(xiàn)可靠的電氣連接。

針對(duì)武漢站的工程特點(diǎn)，需同時(shí)考慮建筑設(shè)備安全接地和接觸網(wǎng)閃絡(luò)保護(hù)接地通道可靠有效的實(shí)施方案。

接觸網(wǎng)和受電弓接地區(qū)域的鋼結(jié)構(gòu)，通過與梁體、墩臺(tái)設(shè)置的綜合接地鋼筋的可靠電氣連接，實(shí)現(xiàn)安全接地，同時(shí)也可為閃絡(luò)保護(hù)接地。

車場層的設(shè)施（接觸網(wǎng)支柱、外露金屬體、站臺(tái)等）利用同梁體、墩臺(tái)設(shè)置的綜合接地鋼筋的可靠電氣連接，實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全接地。

同時(shí)，地面層墩臺(tái)的承臺(tái)鋼筋作為綜合地線的建筑接地體，提供接入大地的通路。

4 站臺(tái)區(qū)域接觸網(wǎng)接地實(shí)施方案

由于大牽引電流會(huì)感應(yīng)鋼軌電位，如果不能將鋼軌電位控制在一個(gè)安全范圍內(nèi)，旅客上下車時(shí)就可能存在跨步電壓，威脅旅客人身安全。

根據(jù)IEC 62128-1-2003《鐵路設(shè)施 固定設(shè)備 第1部分：電氣安全和接地相關(guān)的保護(hù)性措施》，對(duì)接入綜合接地系統(tǒng)的金屬體和結(jié)構(gòu)體，在任何情況下其接觸電壓和軌道電位均應(yīng)滿足表1要求。

根據(jù)牽引供電的研究結(jié)論，在車站站臺(tái)中心附近設(shè)置扼流圈（或空扼流線圈），扼流圈中點(diǎn)與鋼軌等電位連接，可有效降低人員活動(dòng)最密集的站臺(tái)中部區(qū)域鋼軌電位。

除此之外，開放站臺(tái)行人站立處，距站臺(tái)邊緣2.5m范圍內(nèi)，需采取絕緣或等電位措施。絕緣措施可采用能承受持續(xù)時(shí)間0.1s，工頻耐壓有效值最低1.8kV、最高3kV的絕緣隔離層，如鋪設(shè)10cm厚的道砟，或1cm厚瀝青，或5mm厚橡膠（或塑料層），或其他等效絕緣保護(hù)層；等電位措施可采用埋設(shè)等電位鋼筋網(wǎng)等。車站回流接地示意圖見圖1。

表1 接觸電壓和軌道電位的要求

圖1 車站回流接地示意圖

5 結(jié)論

客運(yùn)專線綜合接地系統(tǒng)的設(shè)置，為接觸網(wǎng)工程接地提供了更方便的接入。設(shè)計(jì)中，正常狀態(tài)下，需保證鋼軌、旅客、車體及站臺(tái)外露金屬物的等電位連接，將跨步電壓降到安全范圍內(nèi)；故障狀態(tài)下，需保證接觸網(wǎng)閃絡(luò)保護(hù)通路滿足牽引供電系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作的要求。做好工程細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)和實(shí)施，才能為旅客運(yùn)輸提供安全的接地保障。

[1]KieBling, Puschmann, Schmieder. 電氣化鐵道接觸網(wǎng)[M]. 北京：中國電力出版社，2004

[2]IEC 62128-1-2003 鐵路設(shè)施 固定設(shè)備 第1部分：電氣安全和接地相關(guān)的保護(hù)性措施[S]，2003

[3]李紅梅. 論客運(yùn)專線接觸網(wǎng)回流接地系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 中國鐵路，2005（11）

責(zé)任編輯王肖文

周鑫：中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，工程師，湖北 武漢，430063