城市轨道交通防雷接地设计策略与方案.docx
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1、随着我国城市化进程的不断加快,城市轨道交通对现代居民的生活出行越来越重要,安全、快速、经济、便捷的城市轨道交通已成为城市建设不可或缺的一部分。轨道交通设备及设施的防雷与接地系统是保护人身安全和设备安全的重要设施,城市轨道交通供电和弱电系统的重要组成部分,是一项复杂的系统工程。防雷与接地系统的设计将直接影响整条轨道交通线路的供电可靠性及安全性。城市轨道交通系统的组成复杂、构成多样,与一般电力系统及建筑物的防雷存在差异,其防雷及接地系统的设计需结合城市轨道交通系统的实际情况进行考虑。1城市轨道交通综合接地系统构成城市轨道交通工程多采用综合接地系统。综合接地系统是指供电系统和需要接地的其他设备系统的
2、工作接地、保护接地、电磁兼容接地和防雷接地等采用共同的接地装置,并实施等电位联结措施。供电系统中,同时存在多个用于不同目的、不同用途的接地系统,如在交流系统中任一电压等级都同时存在工作接地和保护接地的问题,像11035kV主变电所中就存在IIOkV设备的保护接地、35kV系统的工作接地、35kV设备的保护接地等。在分开设置不同的接地装置时,若距离不能满足要求,将导致由于接地装置电位不同而带来的不安全影响,不同接地导体之间的耦合影响也难以避免,从而引起相互干扰,因此,目前城市轨道交通工程多采用综合接地系统。在综合接地系统中,这些不同类型的接地都被相互连接在一起。轨道交通设备及设施的综合接地系统涉
3、及的专业有信号、通信、供电、桥梁、隧道、路基、轨道、给排水等。从接地的种类来看,主要包括建筑物的防雷接地及强弱电系统的工作接地、保护接地、屏蔽接地等,交流牵引供电制式下接地系统还承担一定比例电流回流的作用。从接地的组成来看,一部分为车站主体结构钢筋和附属结构钢筋组成的自然接地网,一部分为预埋在车站结构底板下的人工综合接地网,人工接地网与自然接地装置应能分别测量。综合接地系统不但要满足供电系统、通信系统、信号系统、火灾自动报警系统、环境与设备监控系统等所有设备系统的工作接地要求和安全接地要求,还要满足地面车站的防雷要求和杂散电流的防护要求,同时需保证地铁能长期、安全地使用,防止或降低地铁乘客或地
4、铁工作人员在供电系统发生故障时出现电击危险的可能性。城市轨道交通综合接地系统概念图如图1所示。图1城市轨道交通综合接地系统示意图地下车站接地装置设计对于城市轨道交通地下车站,不需考虑建筑物的防雷接地问题,但城市轨道交通综合接地装置的设计应保证人身安全、设备安全及运营可靠性。城市轨道交通综合接地系统的主体是车站的接地,一般利用车站结构钢筋或变电所结构基础钢筋等自然接地极作为接地装置,结构底板、中板、顶板、结构柱、结构墙等钢筋均按要求可靠焊接,焊点的数量不低于断面示意图,各层结构墙及结构板,各选不少于6根纵向钢筋(平行线路的钢筋)同所有的交叉钢筋焊接,形成的钢筋圈与所有平行线路的钢筋进行焊接,若结
5、构柱间距超过5m,应在两个结构柱之间增加一个钢筋圈同所有平行线路的钢筋进行焊接,在每个车站站台板夹层内的结构柱或上翻梁上预留接地钢板。目前城市轨道交通工程普遍采用多种接地合用一个人工接地网的型式(图2),人工接地网以水平接地极为主,垂直接地极为辅,外缘闭合,内部敷设多条水平网格带组成。图2典型车站人工接地网布置平面图2中P1P3为变电所设备接地引出线,P4P6为弱电设备接地引出线。当车站有跟随所或因其他原因导致变电所被分割成水平距离较远的两部分时,应就近增设一组变电所设备引出线。如车站为临近隧道口的地下站,则需另设接触网架空地线接地引出线P7P9。每组引出线间沿接地网的距离应大于20m,每组引
6、出线包括3个引出线端子。接地引出线(P1Pn)通过电缆分别引至变电所接地设备母排、弱电设备接地母排或接触网架空地线接地母排。人工接地网一般采用等间距设置,城市轨道交通地下车站人工接地网水平接地体的敷设可结合车站结构特点进行灵活设置,以避开车站下翻梁、扶梯基坑等突出结构底板的区域,保证车站水平接地网埋深深度一致,以广州十三号线二期朝阳站为例(图3),为避开扶梯基坑,局部水平接地体间距适当调整为9500mmo图3朝阳站人工接地网布置平面如果车站为换乘站,需同时考虑两条线所在车站的接地网,在两条线车站主体结构底板下方800mm处分别设置接地网,采用电缆将两个接地网连接起来,以保证整个建筑的接地网等电
7、位,可参考图4o图4换乘车站连通接地网示意图J城市轨道交通防雷及接地保护措施3.1高架区段牵引网防雷接地保护近年来,随着城市轨道交通高架桥和地面线路的开通,地铁和轻轨供电设备及车辆都有遭受雷击的现象发生,如香港机场线、广州地铁1号线、上海地铁3号线等,所以防雷问题应引起重视。采用接触轨形式的牵引网,位于声屏障或栏杆保护范围内,不需专门采取防雷措施。采用架空接触网形式的牵引网,在高架和场段区段应重点防护直击雷、雷电反击和感应过电压等。根据不同区段可采取相应防雷措施:隧道外馈线上网点处设避雷器;进入隧道的接触网在隧道入口处设置避雷器;进入封闭式雨棚高架车站的接触网在车站两端设置避雷器;在地面、高架
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