地鐵接地問(wèn)題研究
北京市城建設(shè)計(jì)研究院(100037) 黃德勝 　

[摘 要]：淺埋地下車站結(jié)構(gòu)鋼筋，由于雜散電流防護(hù)的要求，其橫向主筋和縱向分布筋需相互焊接，形成一個(gè)龐大的等電位體--法拉第籠，這就是所有電氣設(shè)備（強(qiáng)電、弱電）最理想的“地”。這個(gè)法拉第籠的接地電阻在0.1--0.5W之間，完全符合接地電阻的要求。作為北京地鐵第一組“外引接地”的設(shè)計(jì)者，作者提出取消這種作法，直接利用地下車站的結(jié)構(gòu)鋼筋作為自然接地體，地下結(jié)構(gòu)本身就是地鐵的“地”。利用地下結(jié)構(gòu)作地鐵的“地”，不是靠理論推導(dǎo)出來(lái)的，而是用三十多年的工程實(shí)踐證明出來(lái)的，作者列舉了大量的實(shí)驗(yàn)及測(cè)試數(shù)據(jù)表明，取消地鐵的“外引接地”是可行的。
[關(guān)鍵詞]：自然接地體 外引接地極 等電位法拉第籠 三相五線制(TN-S)系統(tǒng) 三相四線制接零系統(tǒng) 三相四線制接地系統(tǒng) 中性點(diǎn)絕緣 中性點(diǎn)直接接地

一、前言
關(guān)于電氣設(shè)備的接地技術(shù)，各種專業(yè)論述和規(guī)范很多，這里不準(zhǔn)備再進(jìn)行討論，本文僅對(duì)地鐵的接地問(wèn)題進(jìn)行探討。實(shí)際上，地鐵的電氣設(shè)備和地面大型公用建筑的電氣設(shè)備的唯一的差別就是地鐵有直流牽引供電系統(tǒng)，正極接觸網(wǎng)供電，負(fù)極走行軌回流，從走行軌向道床和地下結(jié)構(gòu)泄漏雜散電流。過(guò)去三十多年來(lái)，地鐵的接地裝置一直是按照最初設(shè)想的方式，設(shè)備基礎(chǔ)槽鋼進(jìn)行絕緣處理，采用外引接地極，絕緣引入。認(rèn)為地下結(jié)構(gòu)因有防水層對(duì)地是絕緣的，不得進(jìn)行人為接地。所謂絕緣引入，就是對(duì)地下結(jié)構(gòu)的鋼筋和外引接地體之間進(jìn)行絕緣處理，免得雜散電流從外引接地極流出而影響城市的地下金屬管網(wǎng)。實(shí)際上，地下結(jié)構(gòu)自然接地體的接地電阻值遠(yuǎn)比外引接地極的接地電阻值小得多，接地極的絕緣引入已沒(méi)有任何意義。本文就是結(jié)合工程實(shí)踐中所作實(shí)驗(yàn)和測(cè)試,針對(duì)地鐵所特有的這些問(wèn)題加以探討。
北京地鐵一期工程為明挖法施工，接地極可以從側(cè)墻穿出，上海地鐵和廣州地鐵車站為連續(xù)墻法施工，在結(jié)構(gòu)底板下打接地極是順理成章的事。北京地鐵復(fù)--八線發(fā)展到每個(gè)車站要打四組外引接地極，強(qiáng)電、弱電、通信信號(hào)分別設(shè)置，并且提出距離多遠(yuǎn)等等。因是永久性設(shè)施，接地極材質(zhì)要銅的，每組接地極需有3個(gè)以上的引入點(diǎn)，且要絕緣處理，工藝要求復(fù)雜。這種作法的必要性有多大？值得懷疑。因?yàn)榈叵陆Y(jié)構(gòu)的鋼筋就是一個(gè)約五萬(wàn)立方米大的等電位法拉第籠，就是地鐵的“地”，是一切電氣設(shè)備需要的理想的 “地”，舍此而另外去找“地”，實(shí)在是令人費(fèi)解。地面的高層公用建筑，所占地皮有限，向哪里打接地極？公用建筑大樓里既有強(qiáng)電設(shè)備，又有弱電設(shè)備；其工作接地、保護(hù)接地、防雷接地、屏蔽接地等還不是利用大樓的廂型基礎(chǔ)鋼筋作自然接地體？飛機(jī)、輪船上即有強(qiáng)電，也有弱電設(shè)備，它們需要接地時(shí)，也是在其機(jī)身、外殼上想辦法；就是地鐵的電動(dòng)客車也是既有強(qiáng)電也有弱電，而且車體本身就是牽引電機(jī)的負(fù)極，各種電氣設(shè)備需要接地時(shí)也不可能另外再找“地”去，而只能是以自身的金屬外殼作自然接地體。這樣看來(lái)，把地下結(jié)構(gòu)當(dāng)成地鐵的“地”是合乎邏輯的。
二、地鐵為什么采用外引接地極
1965年當(dāng)北京地鐵開始設(shè)計(jì)時(shí)，電氣設(shè)備的工作接地和保護(hù)接地如何解決，有兩種意見，一種意見認(rèn)為，地下車站的橫向主鋼筋和縱向分布鋼筋因雜散電流防護(hù)的要求，進(jìn)行相互焊接，構(gòu)成一個(gè)龐大的等電位法拉第籠，用結(jié)構(gòu)鋼筋作自然接地體是很合適的，人就在等電位的法拉第籠內(nèi)活動(dòng)，是很安全的，是電氣設(shè)備理想的 “地”。另一種意見則認(rèn)為，不能用鋼筋作自然接地體，需另外打接地極，理由有兩個(gè)：一是由結(jié)構(gòu)鋼筋構(gòu)成的法拉第籠的接地電阻是多少？誰(shuí)也說(shuō)不清楚；二是低壓配電系統(tǒng)采用三相四線制接零系統(tǒng)，在鋼筋中有不平衡的交流電流通過(guò)，對(duì)測(cè)試鋼筋中的雜散電流有無(wú)影響？誰(shuí)也無(wú)法說(shuō)清楚。正是由于這兩個(gè)當(dāng)時(shí)無(wú)法說(shuō)清楚的原因，作者才將北京地鐵第一組接地極設(shè)計(jì)在峒外，從側(cè)墻穿出，并名曰“外引接地極，絕緣引入”。正是這兩個(gè)誰(shuí)也無(wú)法說(shuō)清楚的原因，才使得地鐵不能利用自然接地體而需在峒外另打外引接地極。通過(guò)三十多年的工程實(shí)踐和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了這兩條理由現(xiàn)在已不復(fù)存在。
三、地鐵接地網(wǎng)的構(gòu)成
1.接地網(wǎng)構(gòu)成
變電所的接地網(wǎng)是由兩部分組成的，一部分是由設(shè)備的基礎(chǔ)槽鋼用鍍鋅扁鋼聯(lián)接起來(lái)構(gòu)成的內(nèi)部接地網(wǎng)；另一部分就是外引接地極用鍍鋅扁鋼聯(lián)接起來(lái)構(gòu)成外部接地網(wǎng)。外部接地網(wǎng)絕緣引入在接地端接箱處和內(nèi)部接地網(wǎng)聯(lián)接構(gòu)成地鐵的接地網(wǎng)。
1965年當(dāng)北京地鐵開始設(shè)計(jì)時(shí)，牽引變電所的接地系統(tǒng)首先要確定的是屬于小接地電流系統(tǒng)還是大接地電流系統(tǒng)？當(dāng)時(shí)可以參考的就是莫斯科地鐵，但莫斯科地鐵的低壓380/220V系統(tǒng)為三相四線制接地系統(tǒng)，而北京地鐵選擇了三相四線制接零系統(tǒng)，和地面建筑低壓配電系統(tǒng)一致。牽引變電所的交流設(shè)備和直流設(shè)備采用共同的外引接地裝置，地下結(jié)構(gòu)鋼筋與接地網(wǎng)進(jìn)行絕緣處理，地下結(jié)構(gòu)外設(shè)防水層，當(dāng)時(shí)認(rèn)為對(duì)地的絕緣性能良好。故變電所的接地電阻設(shè)計(jì)為小于4 W。這種作法是否合適，還有待工程實(shí)踐進(jìn)行驗(yàn)證。
2.接地網(wǎng)各部分之間過(guò)渡電阻測(cè)試
對(duì)于淺埋地鐵，外引接地極、電氣設(shè)備的基礎(chǔ)槽鋼、結(jié)構(gòu)鋼筋、走行軌，它們之間究竟是什么關(guān)系，是絕緣？還是存在過(guò)渡電阻？這個(gè)電阻是多少？作者于1979年對(duì)北京地鐵各部分之間的過(guò)渡電阻用電流電壓法進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試各部分的示意圖如圖一所示。

圖一測(cè)試各部分示意圖

在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，把變電所內(nèi)部接地網(wǎng)和外部接地網(wǎng)在接地端接箱處斷開。測(cè)試結(jié)果如表一、表二、表三所示。

表一 鋼筋、走行軌、基礎(chǔ)槽鋼對(duì)外引接地極之間的過(guò)渡電阻

表二 結(jié)構(gòu)鋼筋、接地網(wǎng)、基礎(chǔ)槽鋼對(duì)走行軌的過(guò)渡電阻

表三 設(shè)備基礎(chǔ)、接地網(wǎng)對(duì)結(jié)構(gòu)鋼筋的過(guò)渡電阻

注：表二、表三中的接地網(wǎng)為內(nèi)、外接地網(wǎng)在接地端接箱處聯(lián)接
3.現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)論
上面三個(gè)表中所列的結(jié)構(gòu)鋼筋、設(shè)備基礎(chǔ)槽鋼(內(nèi)部接地網(wǎng))、走行軌、外引接地極相互之間的過(guò)渡電阻是經(jīng)過(guò)多次測(cè)試，各次所測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，差別甚微。當(dāng)然上面一些數(shù)據(jù)是在低壓下測(cè)出來(lái)的。電壓改變時(shí)，其過(guò)渡電阻還可能有變化，只能是隨著電壓的升高而變小。通過(guò)上面所測(cè)數(shù)據(jù)可以得出以下幾個(gè)重要結(jié)論，這些結(jié)論和設(shè)計(jì)的初衷是不一樣的:
⑴ 設(shè)備的基礎(chǔ)槽鋼（變電所內(nèi)部接地網(wǎng)）對(duì)結(jié)構(gòu)鋼筋并非是絕緣的，它們之間的過(guò)渡電阻僅有0.05W。盡管在設(shè)計(jì)和施工中要求基礎(chǔ)槽鋼對(duì)結(jié)構(gòu)鋼筋進(jìn)行絕緣處理，但在大規(guī)模的施工中很難達(dá)到絕緣的要求。0.05W的過(guò)渡電阻是很微小的，可以忽略不計(jì)，可以認(rèn)為設(shè)備的基礎(chǔ)槽鋼（變電所內(nèi)部接地網(wǎng)）和結(jié)構(gòu)鋼筋實(shí)際上是不可分割的一個(gè)整體，是聯(lián)在一起的。
⑵ 設(shè)備的基礎(chǔ)槽鋼（變電所內(nèi)部接地網(wǎng)）以及結(jié)構(gòu)鋼筋對(duì)走行軌之間的過(guò)渡電阻為0.3W，說(shuō)明走行軌軌枕下絕緣墊還是起作用的，但大量的絕緣墊并聯(lián)起來(lái)，其過(guò)渡電阻還是比較小的。
⑶ 設(shè)備的基礎(chǔ)槽鋼（變電所內(nèi)部接地網(wǎng)）、結(jié)構(gòu)鋼筋、走行軌三者對(duì)外引接地極的過(guò)渡電阻為1.3-1.5W之間，說(shuō)明外引接地極和前三者并無(wú)任何電氣聯(lián)接，而是獨(dú)立的。它們之間完全是靠大地聯(lián)接起來(lái)的。
通過(guò)上面的三點(diǎn)結(jié)論，可以作如下判斷：
⑴ 直流750V正極接地時(shí)，絕不是小接地電流系統(tǒng)，因?yàn)樽冸娝膬?nèi)部接地網(wǎng)和結(jié)構(gòu)鋼筋對(duì)走行軌的過(guò)渡電阻只有0.3W，當(dāng)直流750V正極接地短路時(shí)，短路電流通過(guò)基礎(chǔ)槽鋼、結(jié)構(gòu)鋼筋而直接流向走行軌（負(fù)極）。
⑵ 直流750V正極接地，其接地電流大部分通過(guò)結(jié)構(gòu)鋼筋流向走行軌（負(fù)極），只有小部分通過(guò)外引接地極流向走行軌（負(fù)極）。
三、直流750V接地試驗(yàn)
長(zhǎng)期以來(lái)，認(rèn)為750V接地電流是由變電所的接地電阻決定的，在保護(hù)上采用了接地后發(fā)出信號(hào)，交直流設(shè)備共用同一組接地裝置。當(dāng)直流發(fā)生接地后對(duì)交流有無(wú)影響？尤其是電力變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)直接接地，中性點(diǎn)是否會(huì)發(fā)生偏移？為了澄清這些問(wèn)題，只有通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)才能得出正確的結(jié)論。作者于1979年曾作過(guò)一次現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。
試驗(yàn)線路如圖二所示。整個(gè)變電所是處在正常供電狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)是在復(fù)興門站變電所進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)時(shí)用SC10十線示波器拍攝以下十條曲線,動(dòng)力照明系統(tǒng)的三個(gè)線電壓、三個(gè)相電壓、變電所直流母線電壓、鋼筋對(duì)負(fù)母線(走行軌)電壓、總的接地電流、通過(guò)外引接地極的接地電流。

圖二 接地實(shí)驗(yàn)線路圖
750V接地試驗(yàn)分四次進(jìn)行，一次為回流開關(guān)斷開；一次為串聯(lián)0.987W電阻；另兩次為直接進(jìn)行接地短路。下面摘錄其中的兩張示波圖。如圖79610-03，79614-02所示。
1. 回流開關(guān)GK2斷開，合DS10-2快速斷路器，將直流750V正極接于變電所的接地網(wǎng)上，拍攝

示波圖，從圖中可以看出:

⑴ 因走行軌回流開關(guān)斷開，所以總接地電流和流入外引接地極的電流都等于零；
⑵ 接地后變電所的直流母線電壓UC沒(méi)變化；
⑶因斷開回流開關(guān)GK2，鋼筋上有一電壓存在（而合上回流軌這一電壓消失），當(dāng)750V接地時(shí)，鋼筋上的電壓Ug即為直流母線電壓UC；
⑷ 750V正極接地時(shí)對(duì)380/220伏系統(tǒng)的線電壓、相電壓都沒(méi)有影響，接于三相的照明燈無(wú)變化。
第二次直接接地試驗(yàn)示波圖如79614-02

從圖中可以看出：
⑴ 接地電流IkdS=9060A，流入接地極電流IKdj=120A
⑵對(duì)380/220V系統(tǒng)無(wú)影響，接于三相的照明燈無(wú)變化。
⑶鋼筋對(duì)走行軌電壓有一突變，開關(guān)斷開后即消失。
750V接地試驗(yàn)結(jié)果綜合分析見表四。
表四 示波圖分析綜合表

四、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)論
通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步說(shuō)明了以下幾個(gè)問(wèn)題。
1. 地下鐵道直流750V接地，其接地電流的大小不受外引接地極的接地電阻的影響(或影響甚微)，而是受變電所內(nèi)部接地網(wǎng)與走行軌間的過(guò)渡電阻的影響。
2. 750V直流設(shè)備與交流設(shè)備采用共同保護(hù)接地裝置，750V接地時(shí)，屬大接地電流系統(tǒng)而不是小接地電流系統(tǒng)，接地電流可高達(dá)9kA。此時(shí)鋼筋－走行軌間的過(guò)渡電阻不是0.3W，而是在0.07W以下。
3.接地短路電流并不是通過(guò)接地極流向走行軌（負(fù)極），而是96%以上的接地短路電流通過(guò)結(jié)構(gòu)鋼筋直接流向走行軌的，通過(guò)接地極的電流只占總接地電流的1.3%-3.6%。
4. 直流750V系統(tǒng)與交流系統(tǒng)采用共用接地裝置，750V發(fā)生接地時(shí)對(duì)交流380/220V系統(tǒng)沒(méi)有影響。
5. 750V接地保護(hù)應(yīng)動(dòng)作跳閘，而不應(yīng)只發(fā)出接地信號(hào)。
五、地鐵接地電阻測(cè)試
在測(cè)試接地電阻時(shí)，將內(nèi)部接地網(wǎng)和外部接地網(wǎng)在接地端接箱處斷開。前面已經(jīng)談到，變電所的內(nèi)部接地網(wǎng)（設(shè)備的基礎(chǔ)槽鋼）和結(jié)構(gòu)鋼筋之間并不存在什么絕緣問(wèn)題，其過(guò)渡電阻在0.05W以下，而基礎(chǔ)槽鋼對(duì)走行軌的過(guò)渡電阻與結(jié)構(gòu)鋼筋對(duì)走行軌的過(guò)渡電阻相同，皆為0.3W，因此可以把設(shè)備基礎(chǔ)槽鋼和結(jié)構(gòu)鋼筋看成是等電位體。而過(guò)去認(rèn)為地下結(jié)構(gòu)的外層作了防水層，對(duì)大地是絕緣的，因此地下結(jié)構(gòu)對(duì)地不僅具有防水性能，同時(shí)也具有絕緣性能。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了這種設(shè)想與實(shí)際情況是不相符的。
1.1979年測(cè)試結(jié)果
作者于1979年7月份對(duì)北京地鐵的一線六個(gè)車站和環(huán)線的三個(gè)車站變電所的內(nèi)部接地網(wǎng)和外部接地網(wǎng)進(jìn)行了實(shí)地測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表五所示。

表五 北京地鐵車站變電所接地電阻測(cè)試結(jié)果

注：變電所總接地電阻為內(nèi)部接地網(wǎng)與外部接地網(wǎng)聯(lián)接后所測(cè)接地電阻，使用ZC-8型接地電阻測(cè)量?jī)x，測(cè)試季節(jié)為7月。

上面表中所列變電所接地電阻是二十年前所測(cè)得的數(shù)據(jù)，從所測(cè)數(shù)據(jù)可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：
⑴ 九個(gè)車站內(nèi)部接地網(wǎng)的接地電阻均在0.5W以下，而外引接地體的接地電阻均31W，接地裝置總電阻的大小取決于內(nèi)部接地網(wǎng)的接地電阻。
⑵ 二期環(huán)線三個(gè)車站（表中的前三個(gè)車站）的內(nèi)部接地網(wǎng)的接地電阻值和一期工程的六個(gè)車站的內(nèi)部接地網(wǎng)的接地電阻值差別不大,這說(shuō)明此電阻值不受通車及修建年限的影響。
⑶ 一期六個(gè)站的內(nèi)部接地網(wǎng)電阻值的大小,略受車站水位高低影響,東邊幾個(gè)站的水位高其電阻值也略小些。
⑷ 北京地下鐵道各車站內(nèi)部接地網(wǎng)的接地電阻值差別不大,且數(shù)值大小穩(wěn)定,完全能滿足規(guī)程上對(duì)接地電阻值的要求。
2.1988—1997年測(cè)試結(jié)果
在三十多年的運(yùn)營(yíng)中，北京地鐵公司也曾對(duì)北京地鐵一線和環(huán)線的車站變電所的接地電阻進(jìn)行了多次全面的測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果摘錄如表六、表七所示。
表六 北京地鐵一線各變電所接地電阻實(shí)測(cè)值

注：所測(cè)接地電阻為內(nèi)部接地網(wǎng)與外部接地網(wǎng)在接地端接箱處聯(lián)接所得數(shù)值，使用ZC-8型接地電

阻測(cè)量?jī)x，測(cè)試季節(jié)為4月至6月15日。
表七 北京地鐵環(huán)線各變電所接地電阻實(shí)測(cè)值

注：所測(cè)接地電阻為內(nèi)部接地網(wǎng)與外部接地網(wǎng)在接地端接箱處聯(lián)接所得數(shù)值，使用ZC-8型接地電阻測(cè)量?jī)x，測(cè)試季節(jié)為4月至6月15日。

3.測(cè)試結(jié)論

通過(guò)三十多年的工程實(shí)踐證明，當(dāng)初地鐵不能用自然接地體而要另外打外引接地極的兩個(gè)理由已不復(fù)存在。
⑴ 地下結(jié)構(gòu)鋼筋的接地電阻在0.5W以下
從1979年的測(cè)試數(shù)據(jù)中可以看出,二十年前所測(cè)試的變電所的接地電阻值,和近十年北京地鐵公司所測(cè)得的結(jié)果是驚人的相似。在時(shí)間跨度二十多年的時(shí)間里由不同的單位、不同的參加測(cè)試人員、在不同的時(shí)間、用不同的測(cè)試儀器，所測(cè)結(jié)果完全一致，說(shuō)明這些數(shù)據(jù)是可靠的，結(jié)論是可信的。
通過(guò)二十多年前的測(cè)試和近十幾年的測(cè)試,都證明了地下車站的結(jié)構(gòu)鋼筋的接地電阻值很低,都在0.5W以下。這給三十六年前不能用地下結(jié)構(gòu)鋼筋作自然接地體的第一個(gè)理由，既地下結(jié)構(gòu)鋼筋的接地電阻究竟有多大？是否符合接地電阻的要求？通過(guò)實(shí)際測(cè)試，在工程實(shí)踐中作了明確的答復(fù)：這一電阻值是完全符合規(guī)程要求的。
⑵ 地下結(jié)構(gòu)鋼筋中沒(méi)有交流不平衡電流
北京地鐵一期工程和環(huán)線工程的低壓配電系統(tǒng)采用三相四線制接零系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)鋼筋中存在交流不平衡電流。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,地鐵的低壓配電系統(tǒng)向國(guó)際上接軌,向地面工程靠攏,從上海地鐵一號(hào)線開始,低壓配電系統(tǒng)已采用三相五線制(TN-S)系統(tǒng),北京地鐵的復(fù)--八線、廣州地鐵一號(hào)線均采用這一系統(tǒng),地線和中性線分開,在地線中沒(méi)有交流不平衡電流,對(duì)測(cè)試鋼筋中的雜散電流沒(méi)有影響。這就給三十年前不能用地下結(jié)構(gòu)鋼筋作自然接地體的第二個(gè)理由作了答復(fù),即鋼筋中不存在交流不平衡電流。當(dāng)初不能用結(jié)構(gòu)鋼筋作自然接地體的理由就這兩條，沒(méi)有其它任何原因?，F(xiàn)在，不能用地下結(jié)構(gòu)的鋼筋作自然接地體的理由已不復(fù)存在了，這不僅是依靠理論推導(dǎo)和論證,而是用三十多年的工程實(shí)踐證明了這一點(diǎn)。
⑶ 外引接地極不僅多余反而有害
實(shí)踐證明，設(shè)備基礎(chǔ)槽鋼、結(jié)構(gòu)鋼筋、外引接地極是聯(lián)在一起的，地下結(jié)構(gòu)鋼筋已經(jīng)人為接地，外引接地極不僅多余反而有害。不管原來(lái)設(shè)想如何進(jìn)行絕緣處理，其結(jié)果也是無(wú)濟(jì)于事。實(shí)際上北京地鐵就是在用地下結(jié)構(gòu)作自然接地體、結(jié)構(gòu)鋼筋進(jìn)行人為接地的狀態(tài)下運(yùn)行了三十多年。這可一直被認(rèn)為是“違犯規(guī)程”的，但確是事實(shí)。結(jié)構(gòu)鋼筋本身屬于自然接地，有外引接地極反而把結(jié)構(gòu)鋼筋人為接地了，為雜散電流向外擴(kuò)散提供了可能的通路。因此建議北京地鐵把已投入運(yùn)營(yíng)的地下車站各變電所的外引接地極取消，以減少雜散電流可能向外擴(kuò)散的通路。
六、結(jié)論
1.地下結(jié)構(gòu)鋼筋可以作自然接地體
地下車站結(jié)構(gòu)的鋼筋可以作為地鐵電氣設(shè)備(包括強(qiáng)電和弱電)的共用的自然接地體。由于雜散電流防護(hù)的要求，結(jié)構(gòu)的橫向主筋和縱向分布筋相互焊接，構(gòu)成一個(gè)龐大的等電位法拉第籠，這個(gè)法拉第籠約有50000m3，這就是地鐵的“地”,是一切需要接地的電氣設(shè)備最理想的“地”，經(jīng)測(cè)試，它的接地電阻在0.5W以下，有的甚至達(dá)到0.1W以下。這一電阻值很穩(wěn)定，無(wú)論是新建地鐵還是已運(yùn)營(yíng)多年的地鐵，這一接地電阻值幾乎沒(méi)有什么變化。取消外引接地極，利用地鐵這個(gè)現(xiàn)成的自然接地體，不僅可以節(jié)省大量銅材，還可以減化施工程序，無(wú)疑對(duì)地鐵建設(shè)是非常有利的。
2.低壓TN-S 系統(tǒng)使結(jié)構(gòu)鋼筋中沒(méi)有交流不平衡電流
電力變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)直接接地， 低壓配電系統(tǒng)采用三相五線制(TN-S)系統(tǒng)，地線和中性線在變電所一點(diǎn)接地，低壓饋出分開，負(fù)荷端中性線不接地,因而地線中沒(méi)有不平衡交流電流，當(dāng)然結(jié)構(gòu)鋼筋中也不存在不平衡交流電流，故對(duì)測(cè)試雜散電流沒(méi)有影響。
3.不能用結(jié)構(gòu)鋼筋作自然接地體的理由已不存在
經(jīng)過(guò)三十多年的實(shí)踐，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)、測(cè)試和分析，當(dāng)初北京地鐵開始設(shè)計(jì)時(shí)，認(rèn)為不能用地下結(jié)構(gòu)鋼筋作自然接地體、而必須采用外引接地極的兩個(gè)理由已不存在了，實(shí)踐證明，地下結(jié)構(gòu)鋼筋本身就是地鐵的 “地”,其根據(jù)就是以下三點(diǎn):
⑴地下結(jié)構(gòu)鋼筋和變電所內(nèi)部接地網(wǎng)是聯(lián)在一起的，其過(guò)渡電阻甚微僅為0.05W;
⑵地下結(jié)構(gòu)鋼筋的接地電阻經(jīng)多次測(cè)試，均在0.5W以下，有的甚至在0.1W以下;
⑶直流750V接地短路電流絕大部分(96%以上)經(jīng)結(jié)構(gòu)鋼筋流入走行軌(負(fù)極)，而只有1-3%的短路電流經(jīng)過(guò)外引接地極。
目前地面大型公用建筑的發(fā)展趨勢(shì)是充分利用自然接地體，采用共用接地裝置。北京地鐵的實(shí)踐證明了地下結(jié)構(gòu)可以作為自然接地體，地鐵也應(yīng)和地面公用建筑一樣，充分利用地下結(jié)構(gòu)作為電氣設(shè)備的共用自然接地體。
七、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)三十多年的工程實(shí)踐和多次現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，得出了上面的三條結(jié)論，希望關(guān)心地鐵建設(shè)和對(duì)接地問(wèn)題有研究和感興趣的同志，提出建議和意見。更期望已建成運(yùn)營(yíng)的上海地鐵、廣州地鐵的同行也能作些相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，并得出必要的結(jié)論。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，以科學(xué)實(shí)驗(yàn)和測(cè)試數(shù)據(jù)作根據(jù)，用事實(shí)說(shuō)話，避免坐而論道，可能是解決地鐵接地問(wèn)題的最好辦法。

參考文獻(xiàn)
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