关于地铁车站机电接地系统的研究

关于地铁车站机电接地系统的研究

李浩曹晨旭

中铁第六勘测设计院集团有限公司隧道设计分公司天津300000

摘要：经济的进步，人们出行量的不断增加，促进城市地铁建设的发展。地铁车站综合接地设计方案制定的科学性对于地铁车站的施工质量及安全运营具有重要影响。本文就地铁车站机电接地系统展开探讨。

关键词：地铁车站、综合接地系统

引言

地铁作为城市发展的重要标志之一，在城市交通中起着重要的作用，地铁接地技术是地铁安全运行的重要保证。地铁接地主要包括变电所供电系统的工作接地和保护人身和设备的保护接地等；通过各系统接地端子、强弱电母排、接地体和接地引出装置组成一个综合的接地系统。接地系统的可靠性直接关系到供电系统的稳定性和其他设备、人身安全。但地铁的接地一般不同于普通建筑接地，尤其是车站综合接地，需要考虑到地铁迷流和防水措施，对车站综合接地系统引出线施工要求较高。

1地铁车站综合接地系统概述

依照线路分布情况，可以对地铁车站划分为高架站、地面站与地下站3个组成部分，地铁车站是旅客候车以及换乘的场所，在地铁车站之中包含多种机电设备与系统，如空调供暖系统、通风系统、供电系统等。在电力系统的运行过程中，为让高低压得到兼容，防止电器电击干扰，对设备运行安全性、人身安全性提供保证，需要结合最新《地铁设计规范》等相关规定，认真完成地铁车站综合接地设计工作。

2接地系统设置的原则

（1）在每座车站、车辆段及停车场、区间变电所、主变电所设置一个综合接地网，供各种设备的工作接地、安全接地、防雷接地。（2）接地网设置强、弱电接地母排，其接地母排引出点应间隔20m以上的距离。（3）沿线电缆支架上敷设贯通的接地扁钢，供沿线机电设备的工作接地、安全接地。（4）正线上、下行接触网分别设置贯通的架空地线，车辆段、停车场内成排支柱设置架空地线，供接触网系统设备的工作接地、安全接地和防雷接地。（5）在每座车站、车辆段及停车场、区间变电所、主变电所将接地扁钢与接地网连接。在牵引变电所处，将接触网架空地线与牵引变电所强电设备接地母排连接。全线各车站、车辆段及停车场、区间变电所、主变电所接地网通过接地扁钢、电缆金属铠装或接触网架空地线连接，使全线形成一个统一的、高低压兼容、强弱电合一的综合接地系统。（6）低压配电应采用TN－S系统，N线与PE线应严格分开。（7）为保护人身安全，每座车站设两台钢轨电位限制装置，车辆段、停车场内根据实际情况确定钢轨电位限制装置的设置位置和数量。（8）当杂散电流防护设计与安全接地发生矛盾时，优先考虑安全接地。

3地铁车站综合接地设计要求

（1）接地电缆设计要求。通常情况下，需要在电缆桥架与电缆井内敷设接地电缆，需要利用阻燃PVC塑料管对引入、引出桥架进行有效保护，采用暗敷方法沿墙敷设，依照明敷方法在站台板下侧壁进行敷设。在接地电缆设计的电气安装中，需要应用阻燃PVC塑料管。（2）强弱电设备接地设计要求。结合相关规定，在对自动售检票系统、室外综合接地体、火灾自动报警系统、乘客信息系统、门禁系统进行设计时，在应用综合接地装置时，需要控制接地电阻值在1Ω以内。在接地系统设计过程中，需要保证其可以对强弱电设备接地、保护接地要求予以满足，结合我国实际情况，地铁综合接地系统接地电阻需要小于0.5Ω，在困难时，需要保证其在1Ω以内。除此之外，在设计综合接地系统时，需要对杂散电流腐蚀防护要求予以兼顾，如果杂散电流腐蚀防护设计和接地安全设计产生矛盾，那么需要对接地安全设计予以优先考虑，保证强、弱电接地引出线距离在20m以上。（3）站外落地式导向牌接地设计要求。在站外落地式导向牌接地设计中，需要将两圈40·4同心圆环形闭合接地扁钢水平设置在底座正下方0.8m位置，和底座基础进行电气联结，其接地电阻需要控制在10Ω以内，如果此电阻要求不符，那么需要对接地极进行增加。依照导向牌底座尺寸，可以对扁钢长度、接地体数量进行确认。

4实例分析接地网设计

某地铁车站因为施工路段土壤电阻率是比较高的，为了保证设计和施工的安全性，需扩大接地网面积，但本地铁线路位处城市主干道，地下车站有许多暗挖车站，区间隧道亦多为暗挖，车站地网难以向区间延伸，工程难度极大。如果采取传统接地网的做法，实际测量和理论计算表明在每个车站底板下面积全做成接地网的情况下，15个车站的接地电阻在1.83～5.62W之间波动，其中3.0W及以上的车站有10个。如需达标，各车站接地网面积需扩大大达50000～100000m2，而实际上每车站面积仅在1300～4000m2左右，即使使用降阻剂及其它措施，工程量也是大得惊人，无法实施。本文从接地的要求及其它因素对接地网实施影响两方面分析，借鉴国内外地铁接地系统的作法，在满足人身、设备对安全接地要求的前提下，提出了适合该地铁工程特点的接地电阻值及接地网建议方案。方案一：车站底板下设单独地网。该方案的实施中，不能够使用结构钢筋，每个地下车站设独立接地网，引上线绝缘于结构钢筋，在车站地部全部铺设接地网的情况下，接地电阻不大于2～4W的车站有11个；但对暗挖车站等土壤电阻率高且车站面积小的车站，实施起来难度较大，仅利用车站面积难以满足接地电阻值要求的车站，还需采取接地网向区间扩大、铺设降阻剂等措施，必要时可按接地网接地电阻不能大于5的要求来实施；地面皇岗站、车辆段和控制中心等站由于与建筑防雷共用接地网，接地电阻要求不大于1Ω，必须利用建筑桩基作地网。方案二：直接利用车站杂散电流防护网作接地网。因为该工程对于杂散电流具有较高的防护要求，全线地下车站和隧道结构钢筋焊接成网，构成一巨大“钢筋笼”，埋在地面下，是一良好的接地体，仅计算车站结构钢筋作地网的，该地铁线路各地下站接地电阻值即为0.84～2.69Ω，如果利用该防护网作接地网，对各类电力设备、低压设备、弱电设备工作接地，保护接地及人身安全来说都是很好的接地体，经济上也较合理。从技术和经济等多个角度进行比较，该工程选用了第二个方案。经过理论分析，选择了采用直接利用车站隧道钢筋作接地网的第二方案，理由如下：该地铁线路低压配电系统采用了TN-S系统，系统内中性线和保护线是分开，交流电流不会影响杂散电流防护系统；本文研究的地铁线路地下区段如采取利用隧道结构钢筋作地网，又要避免因此额外增加杂散电流腐蚀影响，仅需增将电缆屏蔽层及金属管道在车辆段与正线隧道口及皇岗地面正线与正线隧道口加绝缘结，这些工作量相比“方案一”的工作量要少得多，采取相应的措施后，该方案也不会增大杂散电流腐蚀的影响，尤其是本文所研究的地铁线路采取了较完备的杂散电流防护方案即“钢轨绝缘安装、回流通路畅通、设立隧道钢筋为后备排流网两重收集网、预留排流柜、设立计算机监测系统”。

结语

综上所述，在地铁车站综合接地系统的设计中，需要保证设计可以对强弱电设备接地设计要求、等电位联结设计要求、站外落地式导向牌接地设计要求及接地电缆设计要求予以满足，需要结合实际情况，采用符合综合接地设计规范的相关设备及技术，完成接地网设计、系统设备设置及等电位联结设计等工作，保证地铁车站综合接地设计方案制定科学性。

参考文献：

[1]刘锡良.地铁车站综合接地设计方案研究[J].科技创新与应用，2016（1）：138-139，141.

[2]赵帅.某深埋暗挖地铁车站综合接地系统的设计[J].低碳世界，2017（5）：202-203.