城市軌道交通雜散電流的防護

1、城市軌道交通雜散電流的防護    摘要雜散電流對供電系統(tǒng)周邊的環(huán)境和基礎設施的危害很大。對雜散電流的防護應采用“以防為主,以排為輔,防排結合,加強監(jiān)測”的原則。結合多年的現(xiàn)場施工經(jīng)驗,從雜散電流的防護 方法 、技術原理及雜散電流的監(jiān)測等方面,對城市軌道 交通 雜散電流的防護進行探討。關鍵詞軌道交通,雜散電流,排流柜,單向?qū)ㄑb置1         雜散電流的防護原則      軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)中,只要用走行軌兼做回流導

2、體,雜散電流的產(chǎn)生是不可避免的。為了減少雜散電流的危害,就應當設法減少雜散電流量。這就需要采取有效的防雜散電流措施,使雜散電流量控制在允許的范圍內(nèi)。雜散電流的防護工程基本上采用“以防為主,以排為輔,防排結合,加強監(jiān)測”的原則。(1)    以防為主      控制所有可能的雜散電流泄漏途徑,減少雜散電流進入軌道交通系統(tǒng)的主體結構、設備以及沿線附近相關設施的結構鋼筋。具體實施時,由于涉及到的專業(yè)多,各專業(yè)、各工種必須緊密配合,尤其在施工設計階段更要考慮綜合防治措施,盡量減少直流系統(tǒng)與其他建筑物的電氣連接?？刹扇〉拇胧?/p>

3、有:牽引變電所內(nèi)和區(qū)間的直流供電設備在安裝時與結構鋼筋和結構主體絕緣安裝;走行軌道在施工時,采用與軌道道床絕緣的安裝方式;由外界引入軌道交通內(nèi)部或由軌道交通內(nèi)部引出的金屬管線均應進行絕緣處理后方可引入和引出;在軌道交通線內(nèi)部設立結構鋼筋電氣連通,把所有結構鋼筋和接地點連接在一起,將泄漏的雜散電流排流回直流系統(tǒng)。(2)    以排為輔      設置雜散電流的收集系統(tǒng)。此收集系統(tǒng)為雜散電流從回流軌上泄漏后遇到的第一道小電阻的回流通道,可以將雜散電流盡量限制在本系統(tǒng)內(nèi)部,防止雜散電流向本系統(tǒng)以外泄漏。2 不同區(qū)段的雜散

4、電流排流系統(tǒng)具體實施中,不同區(qū)段應采取相應的排流措施。2.1 高架區(qū)段雜散電流排流系統(tǒng)      上海市軌道交通高架線路一般采用現(xiàn)澆混凝土簡支箱梁結構形式,箱梁與橋墩之間通過板式橡膠支座安裝,起到絕緣安裝的效果。在雜散電流防護系統(tǒng)中,現(xiàn)澆混凝土簡支箱梁內(nèi)部的表面鋼筋網(wǎng)與主體結構鋼筋網(wǎng)焊接,作為收集和排流的通道,是雜散電流防護的第一道防線。用銅排引出結構表面作為排流銅端子,利用1×1502電纜把每段現(xiàn)澆混凝土簡支箱梁的排流銅端子連接起來,再通過安裝在變電所內(nèi)的排流柜,把散落在區(qū)間的雜散電流排流到直流供電系統(tǒng),起到雜散電流的防護作用。同時

5、,銅端子也可作為雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測點。2.2盾構隧道區(qū)間雜散電流排流系統(tǒng)      盾構隧道區(qū)間是由圓形管片一片一片通過螺栓連接在一起,每個盾構管片內(nèi)有結構鋼筋。在隧道內(nèi)安裝的管片是預制的。按雜散電流專業(yè)的要求,每個管片內(nèi)結構鋼筋成網(wǎng)狀,焊接在一起,使管片內(nèi)部結構鋼筋電氣連通,通過鋼墊圈將電氣連接點良好引出。隧道管片拼裝作業(yè)時,通過螺栓和螺母將各隧道管片結構鋼筋全部電氣連通,形成等電位體。環(huán)、縱兩向通過螺栓將每塊管片、每環(huán)管片連成一體,形成一個法拉第籠,對地鐵進行電氣屏蔽,以防止地鐵雜散電流對外泄漏,減少對地下環(huán)境的污染。2.3整體道床雜散

6、電流的防護      整體道床用于地下區(qū)間隧道內(nèi)時,由于整體道床位于走行軌的下面,與軌道距離最近,最容易直接收集軌道泄漏的雜散電流。因此,在盾構隧道內(nèi),利用整體道床內(nèi)部結構鋼筋的電氣連接,建立主要雜散電流的收集網(wǎng),最能從根本上解決雜散電流的防護 問題 。但整體道床的設計需考慮地震等 自然 條件的 影響 。在一定位置設沉降縫,在沉降縫位置引出道床鋼筋連接銅端子,用1×1502電纜將沉降縫兩側道床結構鋼筋進行電氣連接,然后通過牽引變電所的排流柜將雜散電流排流回直流系統(tǒng),起到雜散電流防護的作用。同時,引出的銅端子為雜散電流的監(jiān)測提供了直接監(jiān)

7、測點。整體道床用于高架區(qū)間時,由于現(xiàn)澆混凝土簡支箱梁形式的采用,雜散電流基本上得到控制,因此,在該整體道床內(nèi)部的結構鋼筋不再做雜散電流防護電氣連接,只作為結構主鋼筋起加固作用。2.4 其他相關專業(yè)的要求      觸網(wǎng)、電纜支架及給排水專業(yè)的排水管道等固定件的安裝,均需用膨脹螺栓進行固定。在隧道內(nèi)和高架區(qū)間安裝施工時,必須避開管片和箱梁結構的主筋,在預留螺栓時應設置遇水膨脹密封墊圈,既利于防水,又不至于和金屬螺栓預埋件接觸,隔斷雜散電流傳播的途徑。3 排流柜和單向?qū)ㄑb置的 應用 3.1 排流柜的工作原理   &#

8、160;  牽引變電所安裝的排流柜在排流系統(tǒng)中起著重要的作用。排流柜能有效地防止雜散電流對高架現(xiàn)澆混凝土簡支箱梁內(nèi)鋼筋、隧道內(nèi)結構鋼筋、整體道床結構鋼筋以及沿線金屬設備的電腐蝕破壞,同時可防止雜散電流向軌道交通外部泄漏,是保護軌道交通地下公共環(huán)境的有效方法。      負極柜的負母排與雜散電流防護收集網(wǎng)之間的雜散電流排流二極管支路是排流柜的主要工作電路。每個二極管支路由二極管、熔斷器、分流器和變阻器串聯(lián)組成,每個回路并聯(lián)一個回路,以抑制過電壓。排流柜的原理圖如圖1。       雜散電

9、流的收集母排與牽引變電所的負母排之間有一個電流測量裝置,測量雜散電流的大小,一般額定量程為600,該測量裝置包括一個電流表和過流繼電器,一個時間繼電器。電流表指示雜散電流的大小,過流繼電器的調(diào)整范圍為直流50250,時間繼電器的調(diào)節(jié)范圍為525。當測到的雜散電流超過設計范圍時,啟動時間繼電器,發(fā)出報警信號至排流柜面板的信號燈上,并送到控制中心,以便于檢查直流供電系統(tǒng)是否發(fā)生故障或其他相關專業(yè)的事故隱患。3.2 單向?qū)ㄑb置的應用      在軌道交通停車場和列車檢修庫中,由于運行環(huán)境復雜以及人為因素,引起雜散電流泄漏的原因較多。另外,軌道由于電

10、氣系統(tǒng)運行的原因,在此位置設有絕緣節(jié)。因此,單向?qū)ㄑb置的采用,不但解決了絕緣節(jié)的電氣連接問題,也解決了雜散電流防護的難題。        單向?qū)ㄑb置由二極管回路、隔離開關回路和放電間隙裝置等3個電路并聯(lián)組成(見圖2),用電纜連接絕緣節(jié)兩端的鋼軌。正常工作時,隔離開關開路,二極管回路工作,使鋼軌電流在一個方向?qū)?而在另一個方向截止,有效防止因部分鋼軌絕緣水平較差而增加整個軌道 交通 雜散電流的數(shù)量。當列車在停車場和列檢庫位置緊急制動時,首先采用再生方式。如果沒有其他機車吸收產(chǎn)生的再生電流,絕緣節(jié)兩端鋼軌電壓升高到一定值時(1000

11、),放電間隙擊穿放電(見圖3),回路-1-2-內(nèi)有電流流過,鋼軌電位降低,可避免人身傷害事故的發(fā)生。當回路-1-2-電流值達到200時,由于1和2線圈的共同動作使旁路開關閉合,-1-回路接通,當1中流過的電流減少到50以下時,1電磁力不足以保持旁路開關閉合,旁路開關打開。在二極管回路故障時,可以采用隔離開關回路直接連通軌道絕緣節(jié),保證機車的正常運行。 4  設置雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)      設計完整的雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測雜散電流的大小,可為運行維護和防止雜散電流提供數(shù)據(jù)依據(jù)。     

12、電化學中的電位 分析 法是現(xiàn)階段雜散電流測量的原理。選取電位恒定的、提供測量電位標準的參比電極作為基本電位,以測量結構鋼筋、排流銅排、鋼軌等的電位大小,來衡量軌道交通中雜散電流的多少。      雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)由參比電極、軌道電位測試端子、排流網(wǎng)測試端子、主體結構鋼筋測試端子、電位測量箱以及雜散電流綜合測試裝置構成(見圖4)。 目前 ,上海市軌道交通雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)中,多采用-350型系列-4電極作為參比電極,測量時通過數(shù)據(jù)采集儀收集數(shù)據(jù)。它接收來自電位測量箱的測量電位的信號,進行記錄并保存,可以與 計算 機聯(lián)接同步監(jiān)測記錄,對數(shù)據(jù)進行分析后若發(fā)現(xiàn)異常,則發(fā)出報警信號。此法便于對雜散電流的情況進行掌握,并及時做出處理,保護軌道建設工程。 &#