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摘要：随着我国科技的快速发展，我国在铁路行业也取得了长足的进步，高速铁路的运载量也越来越大，于是重载铁路逐渐发展了起来，重载铁路就是指行驶列车总重大、行驶大轴重货车或行车密度和运量特大的铁路，主要用于输送原材料货物。随着负荷的不断增加，列车行驶过程中所需要的电能也随之增大。而牵引变电所是为列车提供电能的重要设施，所以必须保障其稳定性，降低故障发生率。基于此，文章主要分析了重载铁路牵引变电所接地网故障。
关键词：重载铁路；牵引变电所；接地网；故障
引言
接地网对于牵引供电系统具有重要意义，因为牵引变电所接地网长期埋在地下，所以无法对其进行监控，所以非常容易出现故障，而且工作人员无法及时发现，进而对相关工作人员和牵引供电设备带来较大的危害。造成接地网故障的原因通常有接地电阻过大、土壤腐蚀等。当接地网发生故障时，不仅可能会对工作人员的人身安全造成威胁，还可能会引起测控、保护设备的误动或拒动，引发较严重的后果。所以，必须保障牵引变电所接地网的稳定运行。
1重载铁路及牵引变电所的相关概述
1.1我国重载铁路的发展
我国铁路从20世纪80年代开始发展重载运输，起步较晚，但发展迅速。自2006年以来，随着大秦线2万吨组合列车的大量开行及23t轴重通用货车在全路推广使用，我国铁路的重载运输已形成了2种主要模式：第一，在重载运煤专线大秦线及其相邻衔接线路上开行万吨单元列车和万吨、2万吨组合列车；第二，在京广、京沪、京哈、陇海等既有主要繁忙干线上开行一万吨级的整列式重载列车。随着我国铁路的发展，重载运输技术有待进一步推广。
在2014（第三届）国际桥梁与隧道技术大会上，有关方面透露，继“客运高速”后，“货运重载”将成为中国铁路建设新重点，相关产业面临新一轮发展机遇。主要方向是：一是专用货运重载铁路改造和新建；二是“四纵四横”客运专线逐步建成后，既有的客货混运铁路将逐步改造为重载铁路、以货运为主。在此之后重载铁路建设开始快速发展起来。
1.2牵引变电所
牵引变电所就是电力牵引的专用变电所。牵引变电所的主要作用就是将区域电力系统输送来的电能资源，依据电力牵引对于电流以及电压的具体要求，转化为电力牵引所需要的电能，之后再输送到铁路线上空所架设的接触网，为电力机车或者城市交通的相关供电系统进行供电。一条电气化铁路会沿线设置多个牵引变电所，每两个变电所之间的距离通常为40—50公里。对于路线较长电气化铁路来说，会为了缩小故障范围而将高压输电线分段，所以通常每隔200—250公里还会设置支柱牵引变电所，该种变电所除了具有一般变电所的功能之外，还能够通过母线以及输电线将高压电网输送来的电能分配给其他的变电所。交流变电所会根据牵引变压器绕组接线方式的不同，分为三相、单相和三相—两相牵引变电所。
2造成重载铁路牵引变电所接地网故障分析
2.1故障案例
2016年6月，北同蒲线某牵引变电所值班人员进行巡视时，发现处于备用状态的＃1主变底部外壳上有一个螺栓有放电痕迹，经过测量，１＃主变本体接地处接地导体流过电流达150Ａ，１＃主变端子箱的电缆保护管监测到最高温度超过100℃、电流超过300Ａ。进一步检查发现，１＃主变附近电缆沟内接地扁钢多处发热，通过电流在100Ａ以上。工作人员挖开附近的接地网之后发现变电所接地网多处存在严重腐蚀，接地网中地回流引入集中回流箱的焊接点两侧地网导线已经被烧断。
2.2故障原因
2.2.1接地网结构问题
从下图１可以看出，该接地网中地回流引入集中回流箱的两根铜排并联接在一条导线上，地回流电流全部从一根导线流回到集中接地箱，这样会导致局部电流过大，通常是由不合理的施工而造成的。
图1主变回流箱附近接地网结构示意图
2.2.2接地网材质问题
该牵引变电所接地网接地极应用的是铜包材料。铜包钢材料的导流性能要比纯铜材料差，而且耐腐蚀性也较差，长时间埋在地下，容易被腐蚀，而出现散股、断股等现象。这就会使导线电阻增大、降低了导流性能，进而加速了导线的氧化腐蚀，电流过大时导线的薄弱部位就容易被烧断。
2.2.3接地网腐蚀问题
接地网的接地极的通常会受到化学腐蚀和电腐蚀。牵引变电所回流长期流经接地网，就会加重接地网电腐蚀情况，使接地网的接地电阻急剧增大，缩短接地网应用时间。再加上该牵引变电所所在地原来是农田，土壤的腐蚀性比较强，也使得接地网的腐蚀速度更快，腐蚀程度更加严重。
3牵引变电所接地网故障应对措施
3.1对牵引系统回流进行改善
由于该变电所接地网导线存在大面积的腐蚀、断裂情况，所以针对这种情况提出相应的措施：第一，适当在主变集中回流箱附近增加一些垂直接地极；第二，尽量不从相同位置引入集中回流箱，从不同节点引接集中回流箱的导线；第三，在牵引变电所馈线上没有设置回流线的专用线上增加回流线，进而增加变电所的回流数值，使地回流数值减小，从而减小接地网的负担。
3.2正确选择接地极材料
接地网接地极材料的选择非常重要，而软体石墨接地极与软体石墨接地模块是一种新型非金属导电材料，性能稳定，自身电阻率低，耐高低温，耐酸碱腐蚀，耐大冲击电流，材料性质不发生变化。软体石墨接地模块相对于软体石墨接地极直径增加数倍，与土壤接触面积增大，在相同故障电流的情况下，软体石墨接地模块能更快地将故障电流导入大地。另外，软体石墨接地模块安装在软体石墨接地极上以多通道分散布置，在多雷地区，软体石墨接地模块有很好的降低大电流冲击的作用。特别是在交通不便、无电、土壤电阻率高的山区，采用软体石墨接地极与软体石墨接地模块相结合的方法，能更好的满足设计要求，并且施工简便，减少开挖量，降低费用。
3.3加大日常管理力度
对于牵引变电所发生的接地网故障来说，可以从管理方面提出以下几点措施：第一，加强对变电所轨、地回流相关数据的实时监控，若发现回流没有数值或者出现其他异常现象时，工作人员要及时找到原因并采取措施；第二，相关工作人员要定期测量设备接地线的焊接点、紧固点的温度，并观察有没有放电、烧伤的痕迹；第三，应用测温片监控集中回流箱内的电气接点和轨、地回流母线和连接点的温度。
结束语
总而言之，由于重载铁路牵引变电所接地网所处的环境通常都比较恶劣，所以容易出现各种故障，而接地网又是牵引变电所正常运行的重要保障，所以相关人员必须加大对重载铁路牵引变电所接地网故障的分析和研究，明确引发故障的原因，有效降低故障发生率，保障铁路的安全、稳定运行。
参考文献：
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[2]宋有鹏.研究电气化铁路牵引变电所接地网敷设接地问题[J].建材与装饰，2017（10）.
[3]杨桐.牵引变电所接地网的安全性状态综合评估研究[D].兰州交通大学，2016.
论文作者:王卓石
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
标签：变电所论文; 铁路论文; 故障论文; 石墨论文; 电流论文; 软体论文; 导线论文; 《基层建设》2018年第5期论文;