大地的導(dǎo)電性

_KE是作用于架空接觸網(wǎng)—大地回路和鋼軌—大地回路之間的單位長(zhǎng)度耦合阻抗，根據(jù)式(10.26)，'_TE是鋼軌—大地回路中單位長(zhǎng)度的自阻抗。根據(jù)式(10.10)，考慮軌道單位長(zhǎng)度電阻為R′T，耦合因數(shù)可由下列公式求得

傳播常數(shù)為

因?yàn)榭杉僭O(shè)單位長(zhǎng)度漏泄電導(dǎo)為一個(gè)純歐姆值，則α為衰耗常數(shù)，β為相位常數(shù)。最后，線路—大地回路的自然特性阻抗為

在轉(zhuǎn)換過(guò)程發(fā)生和各個(gè)值衰減到約為最大值的5%的地方，其距離被定義為過(guò)渡長(zhǎng)度L_trans。種情況下，e^-αL_trans≤0.05或者αL_trans＝-ln(0.05)≈3.0。因此

L_trans＝3/α (12.18)

例： 在雙線鐵路系統(tǒng)中，不同的漏泄電導(dǎo)是怎樣影響地電流和軌電位的? 線路參數(shù)：線路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為德國(guó)鐵路Re200型，鋼軌為UIC60型，分別假設(shè)雙線鐵路的漏泄電導(dǎo)為0.5，1，2，4S/km和8S/km，頻率為50Hz。

根據(jù)式(12.15)，如果從第10.1.1.3節(jié)的舉例中取值，大地電阻為290Ωm，相應(yīng)的δ≈1530m，則

計(jì)算出k的近似絕對(duì)值： ρE=290Ωm時(shí)，k=0.35; ρE=27Ωm時(shí)，k=0.27。由此可知，恒流區(qū)的地電流受大地電阻率的影響很校從上述公式的分母可看到，鋼軌—大地回路的單位長(zhǎng)度自阻抗值等于

將這些值代入式(12.13)、式(12.15)、式(12.16)和式(12.17)，并應(yīng)用Moivre定律，可得到表12.4中的結(jié)果。

表12.4 鋼軌對(duì)大地電位和取決于單位長(zhǎng)度漏泄電導(dǎo)的轉(zhuǎn)換長(zhǎng)度

12.4.3.1 接地體和支柱接地的接地電阻12.4.3 鐵路附近的接地體

接地體是一個(gè)與大地電氣接觸的裸露導(dǎo)體或其他導(dǎo)電元件，或者是埋入與大地有大面積接觸的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)里的裸露的導(dǎo)體或其他導(dǎo)電元件。鐵路系統(tǒng)中的接地體可包括：

—接觸懸掛系統(tǒng)的支柱基礎(chǔ)，

—與鋼軌并行安裝的接地帶，

—自然接地接點(diǎn)，比如，金屬管道，電纜殼，鋼結(jié)構(gòu)的零件，建筑物的基礎(chǔ)以及變電所接地系統(tǒng)。

安裝在鐵路附近、并連接到鋼軌上的接地體增大了鋼軌和大地之間的單位長(zhǎng)度漏泄電導(dǎo)。接地體的特性表現(xiàn)為接地電阻，它被定義為接地體和參照物或遠(yuǎn)處大地之間的有效電阻。圖12.19所示為與線路垂直的某電氣化鐵道區(qū)段的接地情況和電位情況。

接地電阻取決于土壤電阻率ρE，也取決于接地體的幾何尺寸以及接地體的設(shè)計(jì)。

沿電氣化鐵道區(qū)段安裝的接地帶的安裝深度通常為1m的表層接地體。直徑為b，長(zhǎng)度為L(zhǎng)E的接地帶的接地電阻可由以下公式得出

圖12.19 點(diǎn)P和大地參考電位之間的電壓U_PE的特性曲線參考值，以及軌道和大地表面點(diǎn)P之間的電壓U_TE的特性曲線參考值 (兩條曲線都假設(shè)鋼軌對(duì)地電壓的方向與線路垂直，且ρ_E≈100Ωm)

以下為可接近電壓的實(shí)例：

—在a1m為距鋼軌1m處軌地間的可接近電壓。

—在a_4.5m處為在架空接觸線區(qū)域外，距鋼軌4.5m處大地表面的某點(diǎn)與處于參考大地電位的某一金屬物體之間的可接近電壓。

例： 假設(shè)接地帶為鍍鋅鋼條，長(zhǎng)度為1km，直徑為30mm，求在接地電阻率分別為27Ωm和290Ωm時(shí)接地帶的接地電阻。

當(dāng)ρE=27Ωm時(shí)，長(zhǎng)度為1km的接地帶的接地電阻RB近似等于： R_B＝27/(π·1000)·ln (4·1000/0.03) =0.1Ω。而當(dāng)ρ_E＝290Ωm時(shí)，R_B＝1.06Ω。