Electrical Safety Issues when Using Electrically Conducting Reinforced Concrete in the Foundations of AC Contact System Supports
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2026-2-22-29Keywords:
electrically conducting reinforced concrete, supports, contact system, grounding devices, electric power engineering, electrical safetyAbstract
Existing grounding systems for contact system supports require constant monitoring and maintenance. Problem areas in this regard include spark gaps in gas discharge protection devices, assemblies for fastening the operational grounding connections to rails, etc. To solve this problem, special electrically conducting reinforced concrete has been developed for the foundations of metal supports, the use of which helps eliminate the problematic components. The article discusses electrical safety issues when using electrically conducting reinforced concrete in the foundations of contact system supports depending on the distance to the traction substation, the soil top layer resistance, the type of human coming in contact with the support, and the environment humidity. The study was carried out on the basis of theoretical and practical data on electrically conducting reinforced concrete using a special software package for simulating a human coming in contact with a support under the potential of an AC contact system. An equivalent circuit diagram was developed; the process of a human coming in contact with a metal support under a potential of 27.5 kV was simulated, and the conditions for ensuring the electrical safety of the proposed solution were obtained. Dependences of the current flowing through the human body and the touch voltage on the distance to the traction substation, the upper soil layer resistance, the type of human coming in contact with the support, and the environment humidity were constructed. The study results can be used in designing the foundations for supports made of electrically conducting reinforced concrete used in the field of railway power supply, which makes it possible to use them as natural grounding devices, enhance reliability owing to decreased operating costs, and increase the safety of work on the tracks. The study results have demonstrated compliance with electrical safety conditions when using electrically conducting reinforced concrete in the foundations of contact system supports.
References
1. Распоряжение Правительства Российской Федерации № 877-р от 17 июня 2008 г. «Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года».
2. ЦЭ-191. Инструкция по заземлению устройств электроснабжения на электрифицированных железных дорогах. М.: МПС РФ, 1993.
3. Титова Т.С., Сацук Т.П., Терёхин И.А., Тарабин И.В. Оценка условий электробезопасности при применении опор контактной сети в качестве естественных заземлителей // Электротехника. 2021. № 2. С. 7—11.
4. ГОСТ Р 12.1.038—2024. ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов.
5. Пат. № 213503 РФ. Железобетонная опора контактной сети, эксплуатируемая без заземления на рельс / Агунов А.В. и др. // Бюл. изобрет. 2022. № 26.
6. Пат. № 2810991 РФ. Электропроводящий бетон / Баранов И.А., Терёхин И.А., Абишов Е.Г., Агунов А.В. // Бюл. изобрет. 2024. № 1.
7. Карякин Р.Н. Заземляющие устройства электроустановок. М.: ЗАО «Энергосервис», 2002.
8. Платонов А.В., Филонин Е.Н. Безопасность жизнедеятельности. Нижний Новгород: НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2012.
9. Фурса Т.В., Суржиков А.П., Хорсов Н.Н., Данн Д.Д. Исследование влияния влажности на параметры механоэлектрических преобразований в бетонах // Журнал технической физики. 2010. Т. 80. Вып. 9. С. 63—67.
10. Бондаренко И.Б., Гатчин Ю.А., Иванова Н.Ю., Шилкин Д.А. Соединители и коммутационные устройства. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2007.
---
Для цитирования: Баранов И.А., Сулимин А.Ю., Терёхин И.А. Вопросы электробезопасности при применении электропроводящего железобетона в фундаментах опор контактной сети переменного тока // Вестник МЭИ. 2026. № 2. С. 22—29. DOI: 10.24160/1993-6982-2026-2-22-29
---
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
#
1. Rasporyazhenie Pravitel'stva Rossiyskoy Federatsii № 877-r ot 17 Iyunya 2008 g. «Strategiya Razvitiya Zheleznodorozhnogo Transporta v Rossiyskoy Federatsii do 2030 Goda».(in Russian).
2. TSE-191. Instruktsiya po Zazemleniyu Ustroystv Elektrosnabzheniya na Elektrifitsirovannyh Zheleznyh Dorogah. M.: MPS RF, 1993. (in Russian).
3. Titova T.S., Satsuk T.P., Terekhin I.A., Tarabin I.V. Otsenka Usloviy Elektrobezopasnosti pri Primenenii Opor Kontaktnoy Seti v Kachestve Estestvennyh Zazemliteley. Elektrotekhnika. 2021;2:7—11. (in Russian).
4. GOST R 12.1.038—2024. SSBT. Elektrobezopasnost'. Predel'no Dopustimye Urovni Napryazheniy Prikosnoveniya i Tokov. (in Russian).
5. Pat. № 213503 RF. Zhelezobetonnaya Opora Kontaktnoy Seti, Ekspluatiruemaya bez Zazemleniya na Rel's. Agunov A.V. i dr. Byul. Izobret. 2022;26. (in Russian).
6. Pat. № 2810991 RF. Elektroprovodyashchiy Beton. Baranov I.A., Terekhin I.A., Abishov E.G., Agunov A.V. Byul. Izobret. 2024;1. (in Russian).
7. Karyakin R.N. Zazemlyayushchie Ustroystva Elektroustanovok. M.: ZAO «Energoservis», 2002. (in Russian).
8. Platonov A.V., Filonin E.N. Bezopasnost' Zhiznedeyatel'nosti. Nizhniy Novgorod: NGTU im. R.E. Alekseeva, 2012. (in Russian).
9. Fursa T.V., Surzhikov A.P., Horsov N.N., Dann D.D. Issledovanie Vliyaniya Vlazhnosti na Parametry Mekhanoelektricheskih Preobrazovaniy v Betonah. Zhurnal Tekhnicheskoy Fiziki. 2010;80;9:63—67. (in Russian).
10. Bondarenko I.B., Gatchin Yu.A., Ivanova N.Yu., Shilkin D.A. Soediniteli i Kommutatsionnye Ustroystva. SPb.: SPbGU ITMO, 2007. (in Russian)
---
For citation: Baranov I.A., Sulimin A.Yu., Terekhin I.A. Electrical Safety Issues when Using Electrically Conducting Reinforced Concrete in the Foundations of AC Contact System Supports. Bulletin of MPEI. 2026;2:22—29. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2026-2-22-29
---
Conflict of interests: the authors declare no conflict of interest
