直流牵引系统

为了实现杂散电流保护，公共电网的接地装置要与直流电气化铁道接地装置分开。但是，只有在电缆护套不与直流电气化铁道接地装置相连的情况下，才能实现这种分离。因为在电缆护套没做端头的一端容易出现危险电压，应保护电缆护套的端头以免人体接触，并应进行相应的标示。中压设备运行期间，应将这些电缆护套与铁路结构接地连接。

多数情况下，地铁系统的车站和变电所都由铁路公司的中压环网供电。中压电缆的护套、中压设备和牵引变压器的金属框架都应该与结构接地连接。

如果由公共低压电网向车站供电，不允许由中性导体N和保护接地线将电位转移至建筑物外[12.1]。此时，应该使用其他方法实现低压保护，如采用残余电流断路器。

12.5.5.4 牵引变电所

通常，牵引变电所的直流开关柜底座对结构接地是绝缘的。如图12.27所示，直流开关柜底座的故障检测是通过在某一点进行低阻连接来实现。如果发生绝缘故障或出现不能接受的接触电压，接地连接中的电流监测器I>以及回流回路和直流开关柜底座间的备用电压监视器就会切掉中压变压器。为了使走行轨电位尽可能的处于较低值，在与回流回路的连接点处应将走行轨进行充分的横向导接。为避免杂散电流，牵引变电所的回流电缆应对地绝缘。

12.5.5.5 区间线路区段

德国运输公司协会(Verband Deutscher Verkehrsuntemehmen-VDV)在其出版物500[12.14]中针对电压高达1500V的直流牵引系统的接地测量，对铁路运营者提出了一些建议并举了一些运营实例。在这个刊物中，提出了下列关于直流牵引系统的建议：

—如果安装架空接触网时已采用加强或双重绝缘，架空接触网的支持结构不必与牵引接地相连。

—与牵引电压相接触的设备外壳或设备本体应对其基础或者支持结构绝缘。它们必须直接接地于结构接地系统。采用间接或开放式牵引系统接地也是可能的。

—如果转辙机没有与牵引大地相连，且又是通过人体能接触到的联动机构来操作，则必须对联动机构进行充分绝缘使之能够承受额定牵引电压。

—安装在绝缘底座上的金属接触轨支持结构，则未必一定接地。

—接触轨开关支持结构需要装在绝缘底座上，且需要直接接地或通过电流继电器的控制绕组接地。

根据 [12.1]，架空接触网系统中，在架空接触网区和受电弓区都要采取保护措施以防止出现持续的危险接触电压。发生断线或打弓时，如果架空接触网系统与部分导电结构、金属元件或电气设备发生接触，它应该能够自动断电。这可通过直接牵引系统接地或者开放式牵引接地实现。

这些保护措施也适应于接触网支柱。如果已经采用双重绝缘或加强绝缘 [12.1]，支柱与走行轨直接连接并不适合于额定电压高达1.5kV的直流电气化铁道系统。

而额定电压高于1.5kV的系统，接触网支柱必须与回流回路连接，且最好通过限压保安器连接。为了避免将每一根支柱和回流回路相连，可先用接地线将它们互相连接，然后通过公共限压装置连接到走行轨上。

接地线必须按适当长度分段，以减少支柱基础处的杂散电流腐蚀。

为避免雷击对接触网支柱的机械损伤，建议将支柱基础的钢筋与混凝土支柱的钢筋或钢柱连接。

对于不包含电气设备的小型可接触导电部件，则不必采取保护措施 [12.1]。

12.5.5.6 客运车站

一个变电所解列区段处于越区供电条件下，如果有多列列车同时启动，则轨电位可能会达到最大允许接触电压。为了减少对人身安全的威胁，要采用具有短路功能的电压监测装置(详情请参见以下介绍的短路装置)，尤其在运输任务繁重的郊区、地方和地铁运输的车站。

这些装置记录回流回路和结构接地之间的电压，并在轨电位过高时，将两者短时间接通。10s之后，该连接会自动断开。应该记录短路装置的跳闸，并将信号反馈到控制中心，以便记录和指示通常情况下开关动作的频率和及时调查事故的起因。

12.5.5.7 通信信号装置

因为不允许走行轨和结构接地或大地之间进行电气连接，对于一些不可避免的需要与走行轨连接的信号装置、轨道解锁装置、转辙机和其他装置等必须进行对结构接地或大地的绝缘以避免杂散电流。

为了利用衰弱效应，应将铁路的通信信号电缆两端的护套与车站或沿线的结构接地连接。

12.5.5.8 车辆段和车间区域

结构接地和回流回路之间的电压差可能会对在列车上工作的铁路员工或运行设备产生危害。为避免这种危险，车辆段和车间区域的结构接地和回流回路之间应该互相连接[12.13]。如果走行轨和各种工具的保护接地线处于同一电位，也可使用同一方法来避免对电动工具的损伤。另外，也可避免车辆维修和服务期间的电击。

允许这种直接连接的条件有：

—独立供电;

—通过轨端绝缘节与主线路隔离;

—绝缘所有贯通的馈电电缆护套和管道。

当车辆段里的回流回路和接地装置之间被互相连接时，为限制杂散电流，由独立的牵引供电整流器向车辆段供电。车辆段的走行轨和接地装置应与线路分开。为此，也可采用短供电分段和小牵引电流。为了判断在车辆段里、走行轨和结构接地的连接是怎样影响杂散电流的，在 [12.36]中进行了调查研究。　被调查的车辆段有独立的电源，通过轨端绝缘节将车辆段的股道和正线股道分开。图12.28所示为一车辆段的布置。车辆段有10条股道，单位长度的轨道电阻为22mΩ/km，单位长度的线路漏泄电导为0.5S/km，建筑物接地体的电阻R_E＝0.33Ω，回流线电阻为1.5mΩ。假设车辆进入车辆段时是带电的，则可按图12.29所示的方法来计算杂散电流。

图12.28 车辆段区域的回流线布置

应根据较长时期内测量到的平均电流来估算杂散电流的腐蚀影响。衡量以后发现，维修和维护期间，保持线路和结构接地等电位带来的益处要超出杂散电流引起的负面影响。