交流牵引系统

图12.38所示为变电所的接地系统和电位补偿。为了避免在下部结构 (集中连接) 的管理系统、通信系统、三相供电系统、信号系统和在运行设备外壳中产生电压波动，等电位主母线(ME) 不通过铁路回流。因此要将ME连接到接地系统的接地母线的一端。基础接地都应相互连接并与接地母线连接两次 (两端连接)。设计这些连接时，必须考虑到它们能承受最大牵引电流，或者在其中一端接地连接发生故障时，能承受最大的短路电流。

因为站台也位于架空接触网和受电弓区域内，混凝土结构的钢筋必须连接到铁路接地系统上。站台基础应打接地极，以降低系统的接地体电阻从而降低轨电位。

12.6.3.3 地上区段

地上区段沿线路田野侧的接触线支柱和架空线路零件应该连接到铁路接地上，因为它们位于接触网区和受电弓区域。如果在每根支柱的位置，回流线与支柱钢筋 (混凝土支柱的) 或钢柱电气相连，则可以不考虑将每根支柱都和铁路接地相连。基础钢筋提供了沿线路回流回路的接地，它们被连接到支柱钢筋和回流线路上。无须将沿线路每根支柱都接地，这样可避免在下部结构和接地系统维修中投入更大的费用。另外，因为将支柱与铁路接地相连比将它们直接连接到回流回路上更可靠，所以安全系数也得到提高。

12.6.3.4 隧道区段

隧道砌衬钢筋沿线路构成接地体。隧道砌衬的钢筋和架空接触网部件都连接到铁路接地系统上，以减少轨电位，并保证电位补偿和提供接触电压保护。也可将每个钢筋段都连接到回流回路上，此时纵向连接已成为多余。

也可利用回流回路的附加接地连接，将架空接触线元件连接到隧道里或其他混凝土结构的铁路接地系统上。人们以科陋莱茵/梅茵新高速铁路为例，对安装在型钢支柱上的部件进行测试，证明了这种附加连接的必要性。如果型钢支柱已与回流回路电气相连，则可以省掉从零件到铁路接地系统的附加接地连接。对不锈钢连接螺栓和钢轨的短路电阻的测量表明，有效短路电流为33kA且在350ms故障时间内产生的热量并未超过其允许值。如此，只需将钢柱连接到回流回路的钢轨接地上即可。

为了防止大地水分的渗漏，隧道装了防水密封系统 (在隧道的内衬和外衬之间粘接了4mm厚的PVC层)，失去了与土壤接触的隧道的接地效果。根据国家安全准则，隧道的紧急出口之间的距离不能超过1000m，由于在这些紧急出口处存在电位转化的危险，所以，如果轨电位会产生不可接受的接触电压，则有必要采取附加的接地措施。

在Cologne Rhine/Main高速铁路中，隧道里每列列车的牵引电流高达1.5kA，为了防止大地水分的渗漏，隧道装了防水密封系统，这些情况导致了接地系统的接地不良状况。随着隧道长度的增加，轨电位的值也在增加，并超过允许值的两倍。只要电位没有由外扩散到隧道里，在隧道里，人体就不会接受到对地电压。有紧急出口的隧道，在出口之间可能存在电位差，而且，这些电位差可能会作用于人体，如铁路员工。所以要采取措施将轨电位降低到允许接受的范围内。这些措施包括：

—在隧道外壳装 (贯通) 接地带，每隔500m穿过隧道的密封层进入隧道内，并连接到回流回路上;

—在紧急出口处安装环形接地装置，以控制电位和降低接地电阻。

总之，在隧道里要作以下预留，以确保牵引电流有安全的回流路径，以及安全的牵引接地和等电位连接：

—隧道地面区域的接地要保证与大地接触良好。

—在架空接触线区域，必须跨线路安装纵向接地带，以保证在有接触线断线时可以流过短路电流，变电所的断路器会跳闸，这些接地带之间的间隔不能超过1.5m。此类纵向导体，也可以用作人行道沿线的电位导接，还可用于电缆管道的保护。走行轨也是纵向导体的一种。

如图12.39所示，可纵向安装裸露的带状导体。德国铁路称这些纵向导体为弹性接地带 (贯通接地带)，它们的设计是为了保证接触线断线后与隧道壁接触时能形成短路回路。[12.6] 中所述的调查显示，由于有了安装在混凝土表面的接地带为短路电流提供了回路，所以没必要安装短路导流带 (贯通接地带)。

图12.39 带标准钢筋架的隧道的接地和与其并行的回流线

—在此要推荐的解决方案是安装回流线或者将所有纵向钢筋棒互相连接。

在本区域，回流线可代替钢筋棒之间的纵向导接。在每条线路上都分别安装回流线，

它们可作为需要与牵引接地连接的所有元件的接地母线。以约300m的间隔，将这些导线连接到隧道地面的钢轨上。在双线铁路隧道中，这样的连接被设计为环路导线，同时也作为轨道的导接。图12.40所示为在装有回流线的隧道的接地布置。

图12.40 隧道里的导线布置

12.6.3.5 高架桥

高架桥的桩基础也形成了沿线的附加接地体。为了利用它们的接地效果，对每一段高架桥的钢筋都通过其支持结构与基础底面进行电气连接。在高架桥上接触网支柱所采用的接地方法和地面段支柱的接地方法一样。钢筋之间的互相连接也形成了高架桥的雷电保护。这些连接应尽可能短，以使防雷路径的电阻和电感始终为最小值。

12.6.3.6 车辆段和车间区域

在交流系统中，没必要在车辆段和车间区域采取特殊的接地措施。接触电压与正线的允许值相同，持续的时间可达5min。

EN 50 122-1标准规定，在车辆段和车间区域，对于时间超过5min的情况，最大接触电压为25V [12.1]，尤其是对于列车的空调和预热系统。

12.6.3.7 信号和通信系统