交流牵引系统

图12.45 接地电阻值较低的支柱和其他元件与两根钢轨都绝缘的线路接地轨之间的连接

在双轨绝缘的线路中，其中一根钢轨被当作接地轨。任何接地电阻大于等于10Ω的元件都可以接到接地轨上。任何接地电阻为4～10Ω的部件只能在距轨端绝缘节外150m与接地轨相连。若在150m范围内，则必须连到扼流变压器中心端子上接地。它们既可直接连接到接地扼流变压器的中心端子上，也可通过限压器连到中心端子上。接地电阻小于4Ω的部件，仅可通过扼流变压器或限压器接到接地轨上，其范围可以超出150m。图12.45所示为将元件连到大地上时应该考虑的因素。

如果是采用音频轨道电路的区段，则通常将更靠近接触线支柱的钢轨作接地轨。两根钢轨都要用来传导回流。通常，在区间的正线区段，两根钢轨间可通过S棒连接、终端连接、短路或平衡连接进行相互连接，连接间隔应小于1000m，如图12.46所示。S棒连接、短路连接和终端连接形成了各个音频轨道电路和信号工程中的控制命令电路的一端，它们被称为电气绝缘节。

图12.46 采用音频轨道电路的线路之间的FTGS连接

12.6.4.3 混凝土结构的牵引系统接地连接

德国铁路标准规定，如果在预应力钢筋混凝土结构的里面或上面铺设了钢轨，则这些结构的所有钢筋都应连接至牵引大地。这是为了确保出现断线或出现由于打弓引起的高压短路事故时可通过等电位连接提供必要的短路电流，使相应的断路器跳闸。

所有钢筋棒和所有相应的纵向导电部件互相之间都应进行电气连接，并以不超过100m的间隔连接到接地轨或回流线上。嵌入混凝土的钢筋之间的连接要用焊接。但是，用于预应力混凝土部件的钢筋之间不能进行相互连接或导接。

对于采用非预应力钢筋的特殊混凝土结构，允许钢筋之间用线绑扎。在铁路桥上装了支柱、栏杆和噪声隔离墙的地方，各个结构的内部接地极也要进行接地连接。

在长于100m的结构中，每条线路下面的顶部钢筋层上，要放置截面最小为120mm²的附加连续钢条或者直径至少为16mm的附加预应力钢筋棒。因为桥梁的接地电阻通常很低，所以桥上需与接地轨连接的部件，不允许直接连到双轨绝缘线路的钢轨上。在这样的情况下，可以安装接地母线，并且将所有要连接到接地轨上的部件都连接到这些母线上。这些母线被依次连接到扼流变压器的中心端子上。德国铁路标准997 [12.9] 中对牵引接地系统的设计作了更详细的介绍。

12.6.5 马德里—塞维利亚交流25kV高速铁路的牵引和接地

以下为上述交流系统接地的设计实例：

—马德里—塞维利亚高速铁路;

—玛格达—Merienborn铁路;

—Wegberg-Wildenrath的车辆试验中心;

—柏林—汉诺威高速铁路;

—科陋莱茵/高速干线;

—BERTS，曼谷的高架公路和运输系统;

—吉伦坡的高速铁路。

此处以马德里—塞维利亚高速铁路为例作详细介绍。

马德里—塞维利亚高速线路由50Hz 25kV交流系统供电 [12.29]。第1.4节已对其电气化方案进行了讨论，在第4.8.2.3节中进行了架空接触线的讨论。　比较几种方案后认为： 应使用Al 240回流线并将回流线架设在接触网支柱上。图12.47所示为安装了回流线的线路。根据设计期间进行的计算，这种方案在线路阻抗方面比较理想，它将轨电位和电磁干扰保持在能够接受的水平。相对于其他方案，比如使用自耦变压器的方案，费用相对来说也更低。设计计算在调试阶段的测量结果中得到了证实。

图12.47 区间线路上带回流线的架空接触网

进行验证测量的区间应该是一个有着典型线路条件的区间。人们发现在该线路的南部，靠近Lora del Rio车站的科巴多和塞维利亚之间的线路就比较典型。将测量区段的长度定为10km。因此变电所附近和货场的周边效应可以被忽略。试验电路如图12.48所示。

图12.48 测量电路图

在Lora Del Rio变电所里装了一台柴油发电机，供应试验所需的150A电流。试验开始前沿该区段测量到的土壤接地电阻率是一个常数： 30Ωm。

当电流流入钢轨系统时，在轨道和远处的大地间会产生电位差。在车辆所在位置或短路点以及回流线连接处的轨电位为最大值。接触钢轨的人能跨接一部分轨电位，形成接触电压。如图12.49所示，测量的几种故障情况下的轨电位如下：

1： 电流在轨道或回流线的连接点处被馈送到一条钢轨上。

2： 电流在轨道和回流线的连接点之间被馈送到两条钢轨上。

3： 电流在轨道和回流线的连接点之间被馈送到一条钢轨上。

4： 轨道和回流线的两个相邻连接点中间的支柱绝缘子处产生了短路。