直流牵引系统

在第三方系统中，电缆屏蔽、管道、金属结构和钢筋混凝土结构可能会转换电位，并在第三方设备中产生杂散电流。从外面进入到隧道里或高架桥上的管道必须对结构接地绝缘或通过将入口处那一段绝缘从而实现电气隔离。这样也减少了接地系统中开放电路电位的不同引起的自然腐蚀。从外面引入到铁路系统中来的通信电缆屏蔽也必须对结构接地绝缘。除此之外，为了利用衰减效应，通过低电感电容器将电缆护套连接到结构接地上。

直流电气化铁道系统与地下管道和电缆的距离应尽量远些。根据 [12.13]，它们之间的最小距离应为1m。

第三方系统的接地装置应与直流电气化铁道系统的接地结构绝缘。如果它们之间不能绝缘，比如，因为直流电气化铁道系统和第三方系统都被并入到大的建筑结构中，则整个结构的接地系统必须与直流电气化铁道的接地系统并成一组，在这种情况下，整个建筑结构必须与第三方接地系统绝缘。

12.5.5.12 直流电气化铁道接地系统和装置的施工

直流电气化铁道的接地和杂散电流保护的原则对每个电气化铁道项目都很重要。　必须在施工开始前设计好建筑物、桥梁、隧道和支柱基础里的钢筋的电气连接。如果在这些结构中没有设计接地连接和贯通连接，则以后也须提供其他方案，但是那样会额外增加一笔很大的费用。

尤为重要的是早点就材料、截面和连接工艺等方面达成一致以满足电气化铁道系统中的接地要求。

[12.10，12.28] 对接地线的最小截面作出了规定，如钢导体的最小截面为50mm²，铜导体的最小截面应为16mm²，最小截面与腐蚀程度、机械强度都有关。由于连接处的电阻可能会由于线夹的腐蚀而增大，所以接地线的连接宜采用焊接。

12.5.5.13 验证测量

因为消除缺陷要花费巨额费用，所以建议在灌注混凝土之前，对钢筋的电气连接进行验证测量。在路旁设备的调试期间要测试回流回路的连续性并要验证系统的安全措施。还要证实是否已对杂散电流保护采取了相应的措施。

参数的验证测量也是必要的，比如要测量对地电阻、运行状态下的电阻、轨电位、走行轨和大地之间的漏泄电流以及结构接地和回流回路之间的电压。

12.5.6 安卡拉LRT系统的实际经验

12.5.6.1 项目描述

在土耳其安卡拉的安卡拉LRT系统中，已实施上述接地和导接的设计预留，如图12.27所示。第1.5节对该项目进行了介绍。在该项目的施工和调试阶段进行了验证测量。

12.5.6.2 对地电阻的测量

施工阶段采用三针法测量了所有车站和变电所的对地电阻。测到的最大值为0.35Ω，远远低于三相供电发生接地故障时最大允许接触电压要求的0.9Ω。

12.5.6.3 轨电位的测量

系统试运行期间，在列车间隔为最小允许间隔、列车负载最大的情况下，测量了车站的轨电位。在正常运行期间，最高轨电位为±60V。为了调查变电所解列的情况，在供电臂实施了越区供电且有多列列车同时启动时，轨电位增高，有时会导致车站里短路装置的跳闸。

12.5.6.4 钢轨绝缘试验

为了测试钢轨的绝缘性能，采用了 [12.13] 介绍的方式测量了走行轨和结构接地之间的电导率。测量结果接近于0.02S/km，远远低于隧道区段设计的推荐值0.1S/km。

在测量期间，还测量了走行轨的纵向电阻。其中一条走行轨的结果为36～40mΩ/km，符合相关文件中对S49型钢轨所规定的值。

12.5.6.5 结构接地和大地之间的电位测量

为估计杂散电流腐蚀的危险，以Cu/CuSO₄作为参考电极，分别测量了没有车辆运行的情况下和最大运行负载情况下隧道结构的电位。图12.31所示为打印出的典型测量结果。在列车运行期间，隧道结构和遥远大地之间的平均电位稍高于无列车运行情况下的平均电位。只在很短的时间内，由于列车的运行，电压的峰值达到了50mV。既然测量到的电压平均值远远低于100mV，根据 [12.13] 可知，不存在杂散电流腐蚀的危险。

图12.31 安卡拉： 在列车运行期间，隧道结构和遥远大地之间的电位差

12.5.6.6 流经车站短路装置的电流

为了进行试验，以闭合短路装置时所测量到的电流为基础对杂散电流进行量化估算。该电路将走行轨和结构接地系统连接起来，并起着与杂散电流排流器类似的作用。即使是在这种非理想状态，在短路装置上测到的杂散电流也小于10A。这么低的值证实了安卡拉地铁系统的钢轨绝缘质量很高，尤其与其他直流电气化铁道系统相比。在短路装置未接通的情况下，根据第12.5.4节计算，计算出的值要低10倍。如果几个短路装置同时闭合，则会有高达500A的电流流经连接电缆，这时，贯通连接的隧道钢筋将与走行轨并联。

12.5.7 维修

安卡拉地铁系统的测量表明，接地和导接的整体布置以及回流回路的设计不仅有利于工程的进展，还可以简化接地系统的维修，加强人体保护和杂散电流保护的有效性。短路装置中的电流值 (见第12.5.6.6节) 并没有远远高于系统调试期间的电流值。

轨电位测量也可对杂散电流状况进行质化的评估。测量可在列车运行期间于短路装置的终端处进行。与调试测量相比较，在相同运营情况下，当轨电位的平均值产生变化时，杂散电流腐蚀的危险可能要增加。原因可能是回流回路和结构接地之间的低阻连接，可通过进一步测量找出低阻连接的位置。轨电位的低值表明附近走行轨和结构接地之间可能有故障连接。离故障连接很远的地方，轨电位增加到非干扰运行状态下的两倍。

如果电流和电压的测量值比之参考测量结果有很大的偏差，建议根据12.5.6.4节和第12.5.6.5节进行钢轨绝缘测试和结构/接地电位的测量，以找出原因。

12.5.8 结论

牵引回流回路的系统设计，包括本节中提到的接地和导接，是以绝缘走行轨和统一的接地系统为基础的。它符合欧洲标准。安卡拉地铁系统或其他系统的实例已经证明这种设计的实用性，并已证明它能简化维修。