城市轨道交通地上线路接地体的冲击接地电阻测试研究( 三 ) _城市轨道交通地上线路接地体

一方面，在城市轨道交通线路建成投入运营之后，相关电气电子设备均处于正常工作，或与线路间正常电气连接的状态，因此对于处于工作状态的城市轨道交通线路接地体，应避免使用大幅值的冲击电流，以免出现引起地电位抬升过高而危及人员、设备安全的情况。另一方面，从国家标准体系分类角度，行业标准要严于国家标准，而且更具有针对性。
因此对于城市轨道交通线路的冲击接地电阻测试方法推荐参考 DL/T 266-2012 中的相关要求。建议冲击信号源的输出电压不宜低于2000V ；对于杆塔等小型独立接地体，输出电压不宜低于500 V ；输出的浪涌波形应满足冲击电压波头/ 波长时间在1～5μs/50～80μs 内。冲击信号源发出的某种标准浪涌信号波形如图 1 所示。

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图中的浪涌波形中，波头时间为 1.2μs，波长时间为 50μs 。在测试过程中，可根据测试中得到的接地体对地电位波形，对冲击源发出的浪涌波形参数进行调整，调整范围满足波头时间在 1～5μs 内，波长时间在 50～80μs 内即可。测试时可采用不同充电电压量级依次进行 3～5次测量，然后取平均值作为测试结果。
3.2 地上线路接地体的有效泄流范围
接地体在经受冲击电流时所体现出来的散流特性决定了接地体受冲击电流引起的电位抬升水平与雷击防护水平。
由于冲击电流含有较高的高频分量，因此除接地体自身电阻特性外，接地体的电感和电容分布参数也会受到非常明显的影响。其影响程度，一方面与接地体的形状设定有关，另一方面还和冲击电流的波形、幅值以及土壤电阻率相关。
由于接地体自身电感对冲击电流形成的阻碍效应，冲击电流难以从注入点流向大型接地体的远端，进而难以充分利用全部接地体进行电流泄散。根据现有研究结果，地网的冲击接地电阻数值在一定范围内会随着地网面积的增大而逐渐减小，但是到达与冲击波形、地网自身参数和土壤电阻率相关的某个临界值之后，就不会再与地网面积出现相关性，冲击接地电阻的数值也近似稳定。
冲击电流在线路上向下泄散过程中，会引起线路方向不同程度的地电位抬升。通过线路上不同位置处地电位抬升的测试可以明确冲击电流在城市轨道交通线路上的有效泄流范围。测试注入点和注入点一侧距离 50 m、100 m 处的地电位抬升情况，测点选择在钢支柱的接地引线处，冲击电流的回流极选择在线路上行侧 130 m处，地电位测点的零电位参考点选择在线路下行侧 30 m处。测试过程中，相关测试线缆离地平均高度 0.5 m 。测试结果如表 1 所示。

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通过测试数据可知， 50 m 位置处接地体上的冲击电位衰减降低至注入点地电位抬升量的 10% ；100 m 处降低至注入点的 3% 左右。不同位置接地体冲击电位分布图如图 2 所示，根据地电位抬升的分布规律，可以认为冲击电流在城市轨道交通线路上的有效泄散范围不超过100m 。

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3.3 测试电压幅值的影响
使用不同幅值冲击电压分别进行冲击接地电阻测试，测试结果如表 2 所示。

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根据测试结果，较大冲击电压或是冲击电流对应的接地体冲击接地电阻，比低幅值冲击信号所得到的表1地电位抬升测试数据表数值要小。这是因为当雷电流经过接地体泄放的时候，由于接地体周边土壤中的电场强度较强，超过 2.5 ～3 kV/cm 时，容易出现局部放电的情况，由于局部放电击穿了一定区域内的土壤，从而降低了冲击接地电阻。