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度耦合阻抗，根據(jù)式(10.26)，'_TE是鋼軌—大地回路中單位長度的自阻抗。根據(jù)式(10.10)，考慮軌道單位長度電阻為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，其距離被定義為過渡長度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 鋼軌對大地電位和取決于單位長度漏泄電導(dǎo)的轉(zhuǎn)換長度

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，長度為LE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。