城市轨道交通地上线路接地体的冲击接地电阻测试研究 _城市轨道交通地上线路接地体

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城市轨道交通地上线路接地体的冲击接地电阻测试研究
王朝阳(北京市轨道交通运营管理有限公司)
马九洋（中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所）
魏志恒，王文斌（中国铁道科学研究院集团有限公司城市轨道交通中心）
摘要
城市轨道交通对安全要求较高，而地上线路区段的电气系统和场段线路金属导体结构很容易遭受雷击损害，因此要求城市轨道交通线路及建筑设施具备良好的防雷接地性能。然而当前缺乏针对城市轨道交通冲击接地电阻的测试方法，已有的接地体接地性能测试方法和根据工频接地电阻换算冲击接地电阻的方法都不能适用于城市轨道交通线路的接地系统。文章通过对现有标准和文献的分析，并结合线路实际测试，得出城市轨道交通地面线路冲击接地电阻测试方法的参数设置，为相关标准制定提供研究基础。
关键词：
城市轨道交通；线路；冲击接地电阻；工频接地电阻；防雷接地
01
引言
当雷电波击中杆塔或者避雷线时，大部分雷电流会通过接地装置流入大地，如果接地电阻过高，雷电流会在塔顶产生极高的电压，造成绝缘子闪络，引起线路跳闸。近年来我国许多地区连续发生因为雷击造成的停电事故，其大多是由于接地电阻过高造成的，因此准确评估接地装置的接地电阻对于合理设计线路杆塔接地体型式以及降低雷击损害具有重要的指导意义。
接地体的评判指标通常采用接地电阻，接地电阻可分为工频接地电阻和冲击接地电阻。当前很多工程检测人员简单将工频接地电阻作为冲击接地电阻进行评判，这样的做法是错误的且存在很大问题。两种接地电阻分别对应不同的应用场景，不可混为一谈。雷电等冲击电流通过接地装置流向大地的时候，接地装置所呈现的电阻称为冲击接地阻抗，通常习惯称为冲击接地电阻。
冲击接地电阻阻值是接地体对地冲击电压波形幅值与冲击电流波形幅值之间的比值。为使冲击接地电阻具有更加明确的含义，取接地体冲击响应电压最大值与冲击电流最大值的比值作为冲击接地电阻。冲击接地电阻和工频接地电阻之间的比值称为冲击系数。在现有标准和研究文献中已经给出了部分接地体在不同土壤电阻率下的冲击系数，用于将工频接地电阻转换为冲击接地电阻。
然而在实测中发现，利用冲击系数和工频接地电阻获取冲击接地电阻数值时，接地体越大误差就越大。对于城市轨道交通线路这种狭长分布的大型接地体而言，轨道线路的接地体形状与当前常见地网或接地体的形状差别甚大，现有的相关冲击系数计算曲线无法适用于城市轨道交通线路的接地体模型，应尽可能采用有针对性的实测方法获取冲击接地电阻。
02
研究现状分析
当前国内关于冲击接地电阻的测试方法有着多种标准要求，但是不同标准的应用面临不同的现场可操作性和操作难度问题。而且将相关标准用于城市轨道交通地上线路接地体的冲击接地电阻测试时，应对方法中的具体参数设置进行适当优化。
2.1 现有标准体系分析
2.1.1 测试方法标准
当前关于冲击接地电阻的主要测试标准有3 个，分别为 GB/T 17949.1-2000《接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则第 1 部分：常规测量》、DL/T 266-2012《接地装置冲击特性参数测试导则》和IEEE STD 81-2012《 IEEE Guide for Measuring Earth Resistivity, Ground Impedance, and Earth Surface Potentials of a Grounding System》，其中 GB/T 17949.1-2000 与IEEE STD 81-2012 中的标准内容基本一致 [1-3] 。