天津站交通樞紐接地方案研究

1、天津站交通樞紐接地方案研究摘要針對天津站交通樞紐工程防雷接地與雜散電流防護之間存在的矛盾,結(jié)合gb501572022?地鐵設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?、jj4992?地鐵雜散電流腐蝕防護技術(shù)規(guī)程?及目前地鐵接地應(yīng)用現(xiàn)狀,對天津站交通樞紐工程利用構(gòu)造接地的方案進展了深化分析和討論。介紹了合適于天津站交通樞紐工程的主體構(gòu)造接地方案,并對地鐵全面采用構(gòu)造接地的方案進展展望。關(guān)鍵詞地鐵,雜散電流,接地保護,研究1工程概況天津站交通樞紐軌道換乘中心主體工程采用地下4層方案。在主體上面布置有城際軌道交通站房、公交樞紐、停車樓等地面建筑。天津站交通樞紐工程效果圖如圖1所示,現(xiàn)正在建立中。主體工程的地下4層為地鐵3號線的站臺層

2、,地下3層為地鐵2、9號線的站臺層及3號線的設(shè)備層,地下2層為3條地鐵線的公共廳層,地下1層為各種交通方式換乘的交通層。主體構(gòu)造作為城際軌道交通站房及公交中心的根底,與其上部構(gòu)造連成一體。城際軌道交通站房及公交中心采用金屬屋面。天津站交通樞紐工程的建筑物互相位置關(guān)系示意圖如圖2所示。2軌道換乘中心防雷接地存在的問題軌道換乘中心頂板上布置有城際軌道交通站房、公交中心等地面建筑,且地面建筑的主體構(gòu)造與軌道換乘中心的地下主體構(gòu)造是連成一體的。地下主體的連續(xù)墻在防水層外部,各層樓板鋼筋與連續(xù)墻鋼筋焊接在一起,鋼管柱與頂板、底板、各層中板的鋼筋焊接在一起,抗拔樁鋼筋與底板鋼筋焊接在一起。所以,主體構(gòu)造鋼

3、筋通過抗拔樁、連續(xù)墻鋼筋已經(jīng)實現(xiàn)了良好的接地,主體構(gòu)造已經(jīng)無法屏蔽雜散電流向地鐵外泄漏(如圖3所示)。城際軌道交通站房及公交中心作為第二類防雷建筑物,按常規(guī)將利用金屬屋面作接閃器、柱內(nèi)鋼筋作引下線并與接地裝置電氣聯(lián)接。作為地下主體的地鐵車站,需要采取對雜散電流腐蝕的防護措施,按現(xiàn)行?地鐵雜散電流腐蝕防護技術(shù)規(guī)程?,構(gòu)造與接地裝置應(yīng)該是絕緣的。地上、地下構(gòu)造是一體的,假如接地網(wǎng)與地下局部絕緣,也應(yīng)與地上局部絕緣。但地上建筑的防雷裝置與主體構(gòu)造是連通的。采用綜合接地,又不可防止地利用構(gòu)造接地,與雜散電流腐蝕防護存在矛盾。主體構(gòu)造已不宜再作為雜散電流輔助搜集網(wǎng)了。3國內(nèi)外地鐵接地應(yīng)用現(xiàn)狀據(jù)理解,國外

4、允許地鐵接地網(wǎng)與構(gòu)造鋼筋聯(lián)通,利用構(gòu)造鋼筋做自然接地體。國內(nèi)地鐵接地網(wǎng)大多按與構(gòu)造絕緣的要求做,但多數(shù)已經(jīng)運營的地鐵工程實測的整體效果都不絕緣。其原因如下:1)由于交流設(shè)備安裝并不是嚴格采用絕緣安裝,且安裝點很多,即便絕緣安裝,其過渡電阻也很小,所以接地網(wǎng)與構(gòu)造是連通的。2)主體構(gòu)造外施作了防水層。?地鐵雜散電流腐蝕防護技術(shù)規(guī)程?第5.1.2條規(guī)定:“地鐵主體構(gòu)造的防水層,必須具有良好的防水性能和電氣絕緣性能。防水材料的體積電阻率不得小于108。雖然電阻率很高,但由于面積很大,故電阻值很校4利用構(gòu)造鋼筋作自然接地體的可行性對城市軌道交通雜散電流產(chǎn)生的原因及防治,已有諸多文獻予以報道2-4,本文

5、不再贅述。目前地鐵線路都為整體道床,并利用道床鋼筋作為雜散電流搜集網(wǎng),根本可以將道床構(gòu)造鋼筋極化電壓的正向偏移平均值限制在0.5v以下,雜散電流密度小于0.6a/d2,從而保證道床鋼筋處于鈍化腐蝕狀態(tài)。本車站主體構(gòu)造處于第二層,假如出現(xiàn)電流泄漏當(dāng)然也處于鈍化腐蝕狀態(tài)。另外由于目前實時檢測技術(shù)的應(yīng)用,一旦出現(xiàn)雜散電流泄漏,可以及時有效地利用道床鋼筋進展排流,不必再利用構(gòu)造作為輔助或后備搜集網(wǎng)。這就為利用構(gòu)造鋼筋做自然接地體創(chuàng)造了條件。為變電所施行的人工接地網(wǎng)主要是減小接觸電壓和跨步電壓。天津站交通樞紐的構(gòu)造埋深達30,地下構(gòu)造又是一個龐大的等電位體,施行人工接地網(wǎng)的意義已經(jīng)不大。因此建議取消外引

6、的人工接地網(wǎng),利用主體構(gòu)造作為自然接地體,只在變電所房間內(nèi)施行均壓帶。由于沒有外引接地系統(tǒng),在這種情況下,更好地堵住了雜散電流向地鐵外泄露的金屬通路。因此,利用主體構(gòu)造做接地裝置,使主體構(gòu)造不再作為雜散電流輔助搜集網(wǎng)是可行的。人工接地網(wǎng)與構(gòu)造鋼筋作自然接地體的優(yōu)缺點分析如下:1)采用與構(gòu)造絕緣的人工接地網(wǎng),施工工藝要求高,投資大。由于人工接地網(wǎng)引入地鐵,在穿過構(gòu)造板時要采取絕緣措施和防水措施,造成施工工藝復(fù)雜,施行難度很大。典型地鐵車站的人工接地網(wǎng)造價一般在30萬60萬元,困難地區(qū)甚至到達100萬元。2)目前的地鐵工程并沒有真正實現(xiàn)接地網(wǎng)與主體構(gòu)造絕緣的目的。由于交流設(shè)備安裝并不是嚴格采用絕緣

7、安裝,且安裝點很多,即便是絕緣安裝,其過渡電阻也很小,所以接地網(wǎng)與主體構(gòu)造實際上是連通的。3)利用構(gòu)造鋼筋做自然接地體,不需要進展絕緣處理和防水處理,施工工藝簡單,是對主體構(gòu)造這種資源的重復(fù)利用,省去了外引人工接地網(wǎng),因此可以大大地減少投資。地鐵車站的構(gòu)造鋼筋構(gòu)成一個龐大的等電位法拉第籠。對于一般車站,這個法拉第籠約有幾萬3,對于天津站交通樞紐甚至可以到達幾百萬3,非常容易實現(xiàn)要求的接地電阻,完全可以作為地鐵的綜合接地網(wǎng)。這是任何人工接地網(wǎng)無法比較的。所以無論從技術(shù)還是經(jīng)濟方面,利用主體構(gòu)造做接地網(wǎng)都顯著優(yōu)于人工接地網(wǎng)。5建議施行的接地方案2022年9月在天津舉行了軌道換乘中心接地方案專家論證

8、會。經(jīng)過廣泛的交流和充分的論證,利用構(gòu)造作接地網(wǎng)的方案得到了專家們的認可。根據(jù)專家論證會意見,軌道換乘中心綜合接地、防雷根本上按以下方案施行。1)接地網(wǎng)設(shè)置方案:利用本工程的地下最底層樁基作為綜合接地裝置;根據(jù)需要,從底板構(gòu)造鋼筋引出假設(shè)干強電保護接地總排、等電位接地總排。2)防直擊雷方案:利用地面建筑金屬屋面做接閃器,柱內(nèi)鋼筋做引下線,利用地下主體構(gòu)造樁基作接地裝置。為了乘客的平安,豎向鋼柱與頂板、底板焊接的同時,與構(gòu)造中板鋼筋也應(yīng)可靠焊接。3)等電位聯(lián)接:采用型等電位網(wǎng)絡(luò)。各種接地總排通過電纜進展聯(lián)接,每層的等電位接地端子箱也通過電纜橫向聯(lián)接。4)電涌保護方案:地面建筑局部按常規(guī)進展雷電防

9、護區(qū)的劃分及電涌保護設(shè)置。對于地下局部,出入口罩棚等的外部空間屬于直擊雷非防護區(qū),出入口罩棚的內(nèi)部空間為第一防護區(qū)。由于降壓變電所位于車站內(nèi)部,從雷電波的活動規(guī)律來看,變電所低壓母線應(yīng)為第二防護區(qū),這是和地面建筑不同的地方。需要進一步保護的電子信息設(shè)備房屋所處的空間那么屬于后續(xù)防護區(qū)。出入口罩棚及冷卻塔等引入、引出建筑物的回路及變電所低壓進線按第一級設(shè)置電涌保護;變電所低壓母線按第二級設(shè)置電涌保護;弱電設(shè)備房間的配電箱按第三級設(shè)置電涌保護。6對雜散電流防護設(shè)計的幾點要求1)軌道換乘中心構(gòu)造鋼筋不再作為雜散電流輔助搜集網(wǎng),把構(gòu)造段鋼筋與相鄰的地鐵隧道段鋼筋進展電氣斷開。同時對地鐵構(gòu)造段進展可靠的

10、電氣焊接,設(shè)置必要的雜散電流防護檢測,其信號應(yīng)傳送至天津站管理控制指揮中心。2)加強對構(gòu)造連接縫的絕緣處理,地鐵各線分別把相鄰的兩個地鐵構(gòu)造段鋼筋采用電纜進展電氣跨接。構(gòu)造連接縫處有止水帶和聚硫密封膏等絕緣材料,與地鐵各線連接的構(gòu)造縫兩側(cè)不進展電氣跨接就可以保證與地鐵構(gòu)造段良好的絕緣。3)建立雜散電流搜集網(wǎng),將道床下鋼筋作為雜散電流的搜集網(wǎng),同時建議采取必要措施,將流向構(gòu)造段鋼筋的雜散電流減小到最低限度。4)加強走行軌與道床之間的絕緣,進步走行軌的對地過渡電阻。各地鐵線在本工程范圍內(nèi)增加了橡膠減震墊,絕緣性能比其他段有大幅度進步。5)應(yīng)防止引出的管線與其他構(gòu)造段鋼筋有電氣聯(lián)接。相鄰構(gòu)造段跨越本

11、樞紐的管線應(yīng)絕緣安裝。6)加強對地鐵隧道環(huán)境的運營維護工作,保持隧道內(nèi)枯燥、清潔。7結(jié)語采用主體構(gòu)造接地不僅容易實現(xiàn)要求的接地電阻,使地鐵內(nèi)的人和設(shè)備更加平安,而且施工工藝簡單、減少有色金屬消耗,因此可以大量減少投資,具有人工接地網(wǎng)不可比較的優(yōu)越性。近年來,由于廣泛采用了整體道床作為雜散電流搜集網(wǎng),隨著雜散電流防護技術(shù)的進一步開展,走行軌與道床之間、道床與主體構(gòu)造之間所需要的新型絕緣材料、新工藝的開發(fā)也必將出現(xiàn)新的打破。屆時,對雜散電流的防護措施就不再依賴主體構(gòu)造,地鐵工程就可以全面采用主體構(gòu)造接地。參考文獻1邱慶珠.地鐵車站“綜合接地裝置設(shè)計中的假設(shè)干問題j.電氣應(yīng)用,2022(11):38.2李威.地鐵雜散電流的監(jiān)測與防治j.城市軌道交通研究,2022(