屈海柱
中国铁路北京局集团有限公司 北京 100860
摘要：铁路牵引变电所接地网故障对策仍然存在需要改进的地方，同时也存在一些需要优化的地方。相信随着未来科技的发展，铁路牵引变电所接地网故障能够得到更加全面的防范。
关键词：铁路牵引；变电所接地网；故障原因；对策探讨
1导言
当前，对牵引变电站的接地网进行故障诊断的常用方法是停电开采发掘，这种方法有较大的弊端，并且容易受到重负荷和低速的工作条件的影响，通常无法准确、高效地确定断点，并且需要牵引变电站进行长期停电，这会影响电气化铁路的正常运行。因此，有必要对电气化变电站接地系统的故障诊断进行研究，并评估无停电接地系统的运行状态。
2研究现状
国外的很多的发电厂或者接地网的铺设材料都是用的铜材料，所以他们的腐蚀问题不是很严重的，所以对于我们接地网腐蚀严重的故障分析是没有可以借鉴的技术和方案。近年来，铜材料的成本费用很高，所以欧洲、北美等国家开始也采用镀锌钢材作为接地网的铺设材料，但是这些新铺设的接地材料运行的时间比较短，腐蚀的现象还不是很严重的，并没有引起国家的高度关注，所以相关的资料和报告较少。我们国内的学者和科学家对接地网腐蚀故障的研究并取得了一定的成果。目前，最主要的是基于电路网络理论或者电磁场理论的接地网故障检测方法，并没有涉及腐蚀故障的相关内容，也就是只有参考文献是针对牵引变电所接地网的腐蚀故障的研究问题。现在，比较成熟的是应用电网理论的分析和方法对接地网腐蚀故障进行诊断，将接地网的腐蚀故障问题转化成检测方程的求解问题，相比较来说是一种灵活运行并且容易实现的一种诊断方法，但是在求解检测方程中不同的解题算法都有一定的优缺点，还需要研究一种简捷和可靠的求解检测方程的算法。
3研究意义
接地网由大型的网状接地装置和埋在地下的金属导体相互垂直组成，所以这些导体被叫做水平接地体和垂直接地体。埋在地下的相互垂直的接地网由排放电流、雷电或者其他方面的电流和稳定电位差的作用，但是由于地下的环境潮湿和空气的作用，金属导体经常会出现电化学腐蚀或者造成焊接不良、虚焊、漏焊等故障，导致接地网的供电性能严重下降，可靠性飞速下降，从而影响电网设备的正常供电，导致牵引供电系统不能正常运行，进一步严重影响电气化铁路的正常运行，耽误乘客的时间。当然，有很多的方面都是造成接地网产生故障的原因，但是主要的影响因素是接地网腐蚀。我国在铁路上主要是使用普通的钢材作为接地网的铺设材料，为了提高钢材的防腐的性能，于是也开始逐渐的使用镀锌钢材。虽然使用了镀锌的钢材，但是有时施工的环境或者焊接处的防腐受到环境的限制，没有办法达到预计的防腐蚀的效果，经过对钢材的很多年的数据的分析，得出一般在9年左右就会出现很严重的腐蚀情况，这就大大降低了接地网和均压的性能，也对设备维护人员和运行在该线路上火车构成很严重的威胁。通过近几十年铁路事故分析，造成事故的很大原因就会因为焊接处或者接地网的电阻不合格引起的， 事故发生之后，铁路相关部门就会开始大规模的排查接地网的状况，但是这种方式盲目性和工作量都是很大的，在进行排查之前必须停电，这就对牵引电力系统的正常运行带来很大的隐患。为了避免上述盲目排查的最原始的检查方式，提高牵引变电所接地网腐蚀故障诊断的精度和效率，进行其腐蚀故障诊断方法的研究对于正确掌握接地网的运行状况、及时发现隐患并采取相应措施具有重要意义。
4接地网腐蚀故障原因
变电站接地网是确保变电站安全运行的重要设备之一。
接地网格由金属导体构成，埋设在土壤中，因化学和电化学的作用而腐蚀，输电线路在长期腐蚀中会降低性能，增加接地网事故发生概率，威胁变电站的电气设备和作业人员的安全性。发生接地网事故后，挖掘接地网定位故障不仅消耗大量的劳动力和材料，而且还影响铁路系统的正常运行。使用腐蚀诊断方法不仅可以在避免开挖的情况下，同时对检测接地网中的故障位置进行检查而不影响铁路系统的正常运行。
5对策及措施
5.1补强接地网
由于牵引式变电站接地网的总体转换周期相对较长，通常需要大约一个月的时间。因此，采取了临时措施来对故障接地网进行局部加固，增加了三个新的接地极，并使用了一根铜接地导体来断开断点进行临时连接恢复，增加通往回流箱通路的回流导线数。采取临时措施后，监测接地线和接地回流通路上焊点的最高温度为26℃，没有出现发热和大电流产生，故障状况得到了显着降低。
5.2改善牵引系统回流
针对牵引变电站的接地线出现了大规模腐蚀，股线断裂和局部断开的现象，提出了几点补救措施：一是将垂直接地极适当地添加到牵引变电站的主变压器接地网络的中央回流箱附近；二是避免将导线从地面网络中的相同位置连接到中央回流箱，以及从不同节点的接地网格连接到中央回流箱；三是增加不带回流线的变电站轨道的回流量，以增加变电站轨道的回流，减少地面上的回流量，并减轻地面电网的负荷。
5.3合理选用接地极材质
铜接地体的耐腐蚀性优于钢和铜包层钢接地体的耐腐蚀性。为了确保接地网的耐腐蚀性，在对变电站接地网格进行整体修复时，纯铜接地电极（水平接地电极使用铜板，铜板用于垂直接地电极）。土壤中铜的腐蚀速度大约是钢的1/10～1/50，氧化会在表面产生强烈的铜绿（氧化物），从而很好地保护内部的铜，进一步阻止腐蚀。用纯铜材料替换铅变电站的接地极后，可以延长接地网的使用寿命。
5.4采用科学的施工工艺
采用的施工工艺主要是铜银焊接连接法、压接连接法、螺栓连接法、高温焊接连接法。经过比较和选择，当感应变电站的整个接地网络由铜接地体代替时，采用了热焊连接方法。通过铝和氧化铜的热化学反应，生成液体高温铜和氧化铝的残渣，利用由发热反应产生的高温，可以实现高性能的电熔接。铜接地电极之间的边缘熔化形成永久的分子化合物，熔融后，焊接点和接地电极导体为整体，测试后，焊缝的电阻接近于零，完全满足接地电极的电导率要求。
5.5加强日常管理
针对牵引变电站的接地网故障，从管理角度制定了几点措施[3]：一是加强对轨道和地面返回运行数据的日常监测。通常，回流大于铁轨回流，或者存在一些异常现象，应立即调查原因并解决；二是在重负载下测量焊接点的温度和对设备接地线的紧固点进行测试，并观察是否有因放电而引起的灼伤痕迹；三是测量牵引变电站的回流箱中电气接点的温度，并每天监控轨道、接地回流母线和连接点的温度；四是在预防性测试中测量变电站接地网的接地电阻。
6结语
电气化铁路有环保、高效、节能等的优点，目前这种方式被全世界认为是一种很理想的交通运输方式。国务院也对中国铁路进行长远的规划，不断的统筹人口、资源、土地等各方面的需要。并在2008年国务院进一步调整铁路的规划方案，不断完善铁路的布局。根据最近几十年运行的数据分析，电气化铁路的可靠性变得越来越高，但是牵引供电系统是整个电气化铁路的核心设备，并且接地网是其重要的组成部分，具有保障电气设备正常运行、人身和设施安全、防止雷电和静电危害等重要作用，其性能良好是确保电气化铁路安全运行的一个重要因素。所以研究电气化铁路牵引变电所接地网的故障原因和措施是至关重要的。
参考文献
[1]李学山.重载铁路牵引变电所接地网故障分析与探讨[C].中国铁道学会自动化委员会.中国铁道学会电气化委员会2017年年会及新技术研讨会论文集.中国铁道学会自动化委员会:中国铁道学会,2017:164-166.
[2]李学山.重载铁路牵引变电所接地网故障分析与探讨[J].电工技术,2016(05):77-78+88.