铁路综合接地工程设计(中铁二院)

铁路综合接地系统工程主要内容•一、概述•二、接口设计•三、工程界面划分•四、桥梁综合接地•五、隧道综合接地•六、路基综合接地•七、车站综合接地•八、无砟轨道综合接地•九、接地连接及施工工艺一、概述铁路接地技术一直以来都是人身安全、设备安全的重要保障措施之一。随着高速铁路项目的建设，以往分散的接地方式已不能适应高速铁路发展的需要。针对我国高速铁路的特点，铁道部组织技术力量，经过对国内外接地技术的研究、消化吸收和试验验证，提出高速铁路综合接地总体技术方案，建立系统标准体系，并已在京津城际、武广、郑西、合宁、合武等高速铁路中应用并取得成效。在2010年最新颁布的铁路行业标准《高速铁路设计规范》（试行）中，将综合接地作为独立篇章重点描述，并将其确定为装备我国高速铁路的重要系统之一。•1、综合接地系统的优势•（1）铁路综合接地充分利用沿线设施，可有效降低钢轨电位，保证人身和设备安全，降低铁路各子系统单独接地所需的工程投资。•（2）对于场坪面积条件有限或高土壤电阻率地区，采用综合接地优势特别突出，尤其是长达桥梁、隧道地段。•（3）铁路各子系统接地纳入综合接地系统后，在大大降低各子系统独立进行接地处理的实施难度的同时，可有效克服各系统设备之间的电位差。•2、系统构成•铁路接地工程是一项复杂的、综合性的系统工程。接地的主要目的，一是保证人身安全，二是保证设备安全。综合性表现在该系统提供了沿线建筑物、构筑物的防雷接地、强弱电设备的工作接地、保护接地、防过电压接地、防静电接地、屏蔽接地等，几乎涵盖了铁路沿线一定范围内所有的系统设备接地和防雷接地。•所涉及到的专业包括信号、通信、信息化、电气化、电力、机械、桥梁、隧道、路基、站场、无砟轨道、环工、给排水、房建等。综合接地结构示意图（1）沿线构筑物设施内的接地装置此类设施的接入作为综合接地系统的接地体，主要目的是为了有效降低综合接地系统的接地电阻以及接触网闪络保护，包括以下主要部分：1）利用桥墩明挖扩大基础、桩基础的结构钢筋设置的接地极。2）利用隧道初期支护锚杆、底板钢筋设置的接地极。3）利用路基地段接触网支柱基础内的结构钢筋设置的接地极。4）桥梁上部设置的接触网闪络保护接地钢筋。5）隧道二次衬砌内设置的接触网闪络保护接地钢筋。6）无砟轨道板内设置的接触网闪络保护接地钢筋。7）为降低站台上跨步电压，在车站混凝土站台结构内局部设置的接地钢筋。（2）电子信息系统接地此类接地设计主要是为满足通信、信号、信息等弱电系统设备接地的需要，包括以下主要部分：1）距接触网带电体5m范围内的电子信息系统设备的接地。2）沿线建筑物室内的电子信息系统接地在接入建筑物共用接地系统后，再就近与综合接地系统连接。3）沿线长途通信电缆、电缆槽支架、漏泄电缆悬吊钢索等的接地。4）无线通信基站及区间中继设备的杆塔等的接地装置应单独设置，达到要求后可就近接入综合接地系统。（3）牵引供电系统接地此类接地设计主要是为满足牵引供电系统设备接地的需要，包括以下主要部分：1）PW线或NF线与轨道的连接必须通过扼流变压器或空心线圈中性点连接。贯通地线与信号轨道电路完全横向连接线的连接点、PW线或NF线的引下线与扼流变压器或空心线圈中性点连接点宜在同一里程。2）牵引变电所应采用不少于两回独立的架空回流线或回流绝缘电缆（线）经扼流变压器中性点与钢轨相连接，并将回流线引入牵引变电所。回流电缆（线）的截面应满足另一回电缆（线）故障情况下的最大载流量需要。3）牵引网中的防雷接地装置在贯通地线上的接入点与其他设备在贯通地线的接入不应共用同一接地端子。4）牵引变电所围墙内外的管道附属设备的金属外皮应与变电所地网相连，再就近接入综合接地系统。（4）电力设施接地沿铁路线20m范围内电力设施的接地应就近接入综合接地系统，包括以下主要内容：1、电力架空线及其支柱上的断路器、负荷开关、电容器等设备的接地装置。2、电力变压器的接地装置。3、电力电缆中间接头、终端头。（5）其他设施接地此类接地主要是指除上述构筑物设施及系统设备以外，需要防护的设施接地，以确保人身安全。主要包括：1、铁路沿线处于接触网带电体5m范围内的金属构件，如车站站台上的金属栏杆、雨棚柱、给水管道的阀门和设备的金属外皮、路基两侧的金属隔离栅栏等。2、由导电材料构成的声屏障及金属支架。3、跨电气化铁路的建筑物及构筑物外露的金属防护栅网及护栏应单独接地，有条件时可接入综合接地系统。4、采用综合接地系统的电气化铁路，距铁路两侧20m范围以内的铁路设备房屋的接地装置应接入综合接地系统。3、主要设计依据及参考标准（1）《客运专线综合接地技术实施办法（暂行）》（铁集成【2006】220号）（2）《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定》（铁建设【2007】39号）（3）铁路工程建设通用参考图《铁路综合接地系统》（通号（2009）9301）（经规标准【2009】62号《铁路综合接地系统》通用参考图局部修改通知》，将桥隧地段的贯通地线敷设从电力电缆槽改至通信信号电缆槽。）（经规标准【2009】273号《铁路综合接地系统》通用参考图局部修改的通知》，对路基地段综合接地方案进行优化，调整引接线连接方式。）4、参考书《铁路综合接地和信号设备防雷系统工程设计指南》介绍了综合接地系统有关设计标准及原则，提出了站前、站后工程接口的衔接、预埋件要求、施工工艺等重点结合部设计难题的解决方案，以及国外高速铁路综合接地系统的特点和我国高速铁路、客运专线综合接地系统的测试验证，是一本重要的参考书。•5、综合接地主要设计原则•（1）综合接地系统以沿线两侧敷设的贯通地线为主干，充分利用沿线桥梁、隧道、路基地段构筑物设施内的接地装置作为接地体，形成低阻等电位综合接地平台。•（2）距接触网带电体5m范围以内的金属构件和需要接地的设施、设备应接入综合接地系统。•（3）距线路两侧20m范围以内的铁路设备房屋的接地装置应接入综合接地系统。•（4）不便与铁路综合接地系统等电位连接的第三方设施必须采取可靠的隔离或绝缘等措施。•（5）在综合接地系统中，建筑物、构筑物及设备在贯通地线接入处的接地电阻不应大于1Ω。•6、综合接地总体技术要求•（1）接地端子设置应便于设备、设施就近接入综合接地系统和工程实施。电力、接触网等强电设备、设施接地连接线不得进入通信信号槽内。•（2）桥梁、隧道、接触网支柱基础等结构物内的接地装置应优先利用结构物中的非预应力结构钢筋作为自然接地体。为防止对预应力钢筋的影响，预应力钢筋不应接入综合接地系统。•（3）接地装置应通过结构物内预埋的接地端子与贯通地线可靠连接。接地端子应直接浇筑在混凝土结构内，表面与结构面齐平。•（4）构筑物内兼有接地功能（含连接）的结构钢筋和专用接地钢筋应满足接触网短路电流要求。当结构钢筋的截面不满足要求时，可将相邻的二根钢筋并接使用（无需改变钢筋的间距）或局部更换满足截面要求的结构钢筋。•7、等电位连接的重要性•等电位连接是指为达到等电位目的而进行的导体连接，目的是为了防止设备与设备之间、系统与系统之间的电位差，确保设备和操作人员的安全。•国内外大量运行经验表明，等电位连接是设备过电压保护，同时也是防止触电的有效措施，等电位连接成为共用接地系统和铁路综合接地系统的主要措施。•在铁路综合接地系统中，把铁路沿线5m内附近的所有金属物用等电位连接的方法连接起来形成为一个良好的等电位体，沿线建筑物均应以最短的距离就近与贯通地线（接地端子）可靠连接。•8、综合接地主要器材综合接地系统主要器材包括贯通地线、接地端子、接地连接导线、C形压接件、L形连接器等。•（1）贯通地线•贯通地线的规格主要有铜截面积35mm2、70mm2。•（2）接地端子•路基型接地端子•桥隧型接地端子•（3）不锈钢连接线及配套器材•不锈钢连接线及线鼻子•防盗型螺栓及及工具•（4）C型压接件•C型压接件及压接工具•T形分支连接及防腐处理•（5）L型连接器•L型连接器正侧面图•L型连接及防腐处理二、综合接地接口设计•1、接口设计的重要性•综合接地系统工程的实施涉及站前、站后数十个专业，从土建工程开工开始，综合接地系统的预埋就被提上日程，直至站后信号、通信、电气化等专业系统设备安装、调试、投入使用为止，整个系统工程的建设几乎贯穿整个客运专线的建设。因此，如何做好各工程间的接口尤为重要。•综合接地系统工程实施的过程来看，可以将其分为两个阶段，一是站前土建工程预埋阶段，二是站后各系统设备接入阶段。为了减少二次开挖，节省工程投资，第一阶段的土建预埋工程则是重中之重，是整个综合接地系统工程的基础设施，而且是隐蔽性工程，预埋件中所有用于接地的钢筋及连接件必须保证可靠的电气连接，其工程质量直接决定着后续各系统设备的正常使用。•2、设计分工•综合接地设计分工参照《铁路防雷、接地工程设计专业分及文件编制研讨会议纪要》（鉴信【2007】96号）•1、信号专业为综合接地系统设计牵头专业，在路基、桥梁、隧道、站场、轨道、电气化、电力、房建等相关专业的共同配合下，提出总体设计原则和设计方案，提出典型工点示意图。•2、路基、桥梁、隧道、站场、轨道、电气化、电力、房建等相关专业按照综合接地技术要求及典型工点示意图，完成综合接地工点设计。•3、沿线需接地防护的其他相关专业，均有各自专业完成接地装置设计后，按照综合接地技术要求，可就近与综合接地系统等电位连接。•4、各专业设备、设施接地与综合接地系统之间以预置的接地端子为界。三、工程界面划分•1、工程界面划分•通过已实施综合接地系统工程的实施经验的总结及综合接地系统工程的要求，目前客专综合接地系统工程施工一般分为两部分完成。•一是由土建工程完成的部分，包括桥梁、隧道、无砟轨道等的接地装置、接地极和接地端子，以及路基地段贯通地线的敷设预埋等。•二是由信号工程完成的部分，桥梁、隧道地段电缆槽内贯通地线的敷设，以及贯通地线通过L形连接器与电缆槽内接地端子的连接，并负责全线综合接地系统等电位连接的检查。•专业工程之间的接口界面在预留的接地端子处。四、桥梁综合接地•1、桥梁综合接地设计原则•（1）桥梁地段贯通地线敷设在两侧通信信号电缆槽内。•（2）利用桥墩基础部分非预应力结构钢筋（以下称结构钢筋）做接地极，有效降低桥梁地段综合接地系统的接地电阻；•（3）利用桥梁上表层的局部纵向结构钢筋做接触网闪落保护接地装置；•（4）在桥墩顶帽及桥梁底部、电缆槽底部、护栏基础上部、防护墙侧面适当位置预置接地端子，并与接地装置钢筋可靠焊接利用桥梁上表层横向结构钢筋实现两侧贯通地线的横连；•（5）通过L型连接器将贯通地线与电缆槽底部接地端子连接，从而实现桥梁接地装置与综合接地系统间的等电位连接。•（6）桥梁上有接地需求的设备设施均通过预置的接地端子实现接地连接。•2、工程界面划分建议•（1）信号工程：负责贯通地线的敷设，通过L型连接器将贯通地线与电缆槽底部接地端子进行连接。•（2）桥梁工程：桥梁体、桥墩、桥台等土建结构中的接地装置（接地钢筋焊接等）、接地端子预埋、桥墩与梁体接地端子间的导线（不锈钢连接线）连接。•3、桥梁综合接地技术要求•（1）贯通地线敷设于通信信号电缆槽中。•（2）无砟轨道桥梁接地设置要求：应在梁体上表层（或保护层）设纵向接地钢筋，分别设于两侧防护墙下部及上、下行无砟轨道底座板间的1/3和2/3处，并纵向贯通整片梁；轨道底座板间的纵向接地钢筋距混凝土表面的距离应小于100mm。纵向接地钢筋与梁端的横向结构钢筋连接，实现两侧贯通地线的横连。•（3）有砟轨道桥梁接地设置要求：应利用梁端的横向结构钢筋作为接地钢筋并与梁底的接地端子连接，道砟厚度小于0.3m的梁体上表面适当位置处应设纵向接地钢筋。•（4）桩基础桥墩接地设置：在每根桩中应有一根通长接地钢筋，桩中的接地钢筋在承台中应环接，桥墩中应有二根接地钢筋，一端与承台中的环接钢筋相连，另一端与墩帽处的接地端子相连。•（5）明挖基础桥墩接地设置：•1）在基底底面设一层钢筋网做为水平接地极，水平接地极应满布基底底面；钢筋网格间距宜按照1m×1m设置，中部十字交叉的两根钢筋上的网格节点应施以L形焊接，外