雜散電流介紹

1、雜散電流防護介紹介紹人：王立天天津電氣化勘測設(shè)計研究院EDI2001.08.15,雜散電流的概念,OHL,RAIL,鋼軌電位分布,陰極區(qū),陰極區(qū),陽極區(qū),雜散電流的概念,陽極區(qū),陰極區(qū),陰極區(qū),OHL,RAIL,道床鋼筋,隧道鋼筋,雜散電流對金屬電化學(xué)腐蝕的原理,電介質(zhì),Fe,電流進入,電流進入,Fe3+,Fe2+,水泥的介質(zhì)特點,水泥是硅酸鹽 其電阻率與其含水分多少有關(guān) 當濕度大時：體積電阻率=1 當濕度小時：體積電阻率=1000000000 所以控制隧道內(nèi)漏水是雜散電流的主要措施。,水泥的介質(zhì)特點,對于濕度較大土壤：0.1V 對與中等濕度的混凝土: 我國標準：0.5V 廣州試驗：0.3-0

2、.4V 腐蝕的鈍化狀態(tài)：=0.6mA/dm2 當電流從金屬流出的密度小到以定程度時，金屬-水泥發(fā)生電化學(xué)反映，生成高電阻率介質(zhì)附在金屬表面，其道阻止雜散電流繼續(xù)對金屬的腐蝕作用。,鋼筋,鈍化層,雜散電流防護的基本原理,英美蘇派 歐洲大陸派 我國標準目前已落伍，來源與前蘇聯(lián) 目前歐洲標準是發(fā)展、統(tǒng)一的方向,雜散電流防護的基本原理,共同點： 軌道要求絕緣、減少鋼軌電阻、道床收集網(wǎng) 不同點： 內(nèi)部鋼軌隔離措施、排流措施隧道、雜散電流收集網(wǎng) 基本原理： 進入設(shè)施內(nèi)部電流的數(shù)量與地下設(shè)施金屬與地鐵線路平行的長度的平方成正比。,雜散電流防護的基本措施,雜散電流防護系統(tǒng)對地鐵設(shè)施采取的措施從其作用上來講是有

3、主次分的，一方面是主要措施，是從根本上減少從鋼軌上泄漏電流、直接減少對鋼軌及結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕的措施，另一方面是輔助、備用措施，是從腐蝕程度上緩解、在主要措施作用降低時備用措施起到緩解用的措施。 主要措施包括： 加大鋼軌對的泄漏電阻的措施 如：在鋼軌下加絕緣墊、采用絕緣扣件、與鋼軌連接電纜需對地絕緣、電化區(qū)段鋼軌與非電化區(qū)段鋼軌隔離等。 減小鋼軌縱向電阻的措施 如：在鋼軌縫需要銅電纜連接、采用重型鋼軌、鋼軌縱向間焊接電阻大小要求、均流線連接等 道床雜散電流收集網(wǎng) 指利用道床內(nèi)部本身的鋼筋網(wǎng)，在電氣上焊接成網(wǎng)，對收集網(wǎng)縱向電阻有一定要求，從而控制雜散電流從鋼筋網(wǎng)上溢出密度使電氣腐蝕控制在鈍化狀態(tài)。,雜

4、散電流防護的基本原理,輔助、備用措施包括： 內(nèi)部鋼軌隔離措施 如：地上與地下鋼軌之間絕緣結(jié)、珠江隧道處絕緣結(jié)、車輛段鋼軌與正線隔離等。 排流措施 指使用排流柜，排流柜的使用有其負作用，使區(qū)間鋼軌地位上升，雜散電流總量加大，只在主要措施“鋼軌對的泄漏電阻措施”年久降低時，為了保護結(jié)構(gòu)鋼筋不受腐蝕采用的措施，以增加鋼軌腐蝕為代價。 隧道雜散電流收集網(wǎng) 在道床排流網(wǎng)起作用保證道床鋼筋在鈍化腐蝕狀態(tài)時，隧道雜散電流收集網(wǎng)作用較小，在雜散電流較大時可防止電流擴散到地鐵系統(tǒng)外部及保護隧道鋼筋電化腐蝕控制在電化狀態(tài)。,排流柜的防護作用-雙刃劍,排流柜工作時的鋼軌電位,排流柜不工作時的鋼軌電位,雜散電流防護設(shè)

5、計的方法,關(guān)于雜散電流收集網(wǎng)截面的大小計算-類似于供電計算 EU標準 供電模擬 列出運行模擬-牽引計算 運行圖模擬 全線列車運行掃描 鋼軌、道床鋼筋收集網(wǎng)、隧道鋼筋收集網(wǎng)電位計算 校驗鋼筋收集網(wǎng)電位,鋼筋收集網(wǎng)截面計算流程,列車運行模擬：電流、時間、地點,運行圖模擬,建立供電網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型,掃描全線列車位置、電流,選擇鋼筋截面,計算該時間鋼軌、道床鋼筋、隧道鋼筋電位,高峰小時起點,下一時間點,計算到時間終點了嗎？,統(tǒng)計計算該時間全線各點鋼軌、道床鋼筋、隧道鋼筋電位,YES,鋼筋電位是否在控制范圍？,No,No,STOP,YES,節(jié)點法數(shù)學(xué)模型及原理介紹,1,2,m,V1k-1,V2k-1,Vmk

6、-1,V1k,V2k,Vmk,V1k+1,V2k+1,Vmk+1,Gmk,K,K-1,K+1,i1k+1,i1k,i2k+1,i2k,imk+1,imk,參考電極的類型,硫酸銅(液態(tài)) 優(yōu)點：精確 缺點：使用壽命短(10年)、漏液 鋅(固體) 優(yōu)點：使用壽命長(20年) 缺點：不精確 氧化鉬(膠體) 使用壽命長、精確,硫酸銅參考電極,氧化鉬參考電極,雜散電流防護設(shè)計原則,目標 盡量減少雜散電流，使雜散電流防腐蝕設(shè)計在輕軌系統(tǒng)運營年內(nèi)結(jié)構(gòu)不受影響。 安全原則 運行人員及旅客安全 設(shè)備安全接地 標準 我國標準CJJ49-92 參照歐洲及德國標準,雜散電流防護的主要措施,堵 減小回流系統(tǒng)縱向電阻 雜

7、散電流收集網(wǎng)系統(tǒng) 雜散電流監(jiān)測系統(tǒng) 接地系統(tǒng) 對各專業(yè)要求（接口）,一.堵,隔離、控制所有可能的雜散電流泄漏途徑，減少雜散電流 進入輕軌的主體結(jié)構(gòu)、設(shè)備及可能與其相關(guān)的設(shè)施。 主要措施： 1.鋼軌與道床及高架橋采取絕緣措施，采用絕緣扣件及絕緣墊，使Rt=15.Ohm.kM 2.高架橋梁與橋墩采取絕緣措施。 3.回流系統(tǒng)的隔離：正線與停車場、車輛段間鋼軌絕緣。 車輛段、停車場不同區(qū)域鋼軌間的絕緣隔離。,高架:鋼軌絕緣及高架橋梁與橋墩絕緣隔離,橡膠墊 絕緣墊 絕緣螺套,1,3,2,二.減少鋼軌縱向電阻,采用60kg/km鋼軌. 車站采用均流線 停車場.車輛段的均流線,正線區(qū)段均流線連接示意圖,停車

8、場回流及均流線設(shè)置示意圖,車輛段負回流系統(tǒng)圖,三.雜散電流收集網(wǎng)系統(tǒng),雜散電流從鋼軌泄漏遇到的第一層電阻較小的通 路為道床結(jié)構(gòu)鋼筋或橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋,將這些結(jié)構(gòu)鋼 筋焊接或具有一定截面的均勻分布的金屬網(wǎng). 雜散電流收集網(wǎng)能將一半以上雜散電流收集在收 集網(wǎng)內(nèi),因 雜散電流總是走最小的電阻通路,收集網(wǎng) 減少了 雜散電流繼續(xù)向城市設(shè)施泄漏的數(shù)量. 應(yīng)對 雜散電流的截面有一定的要求,以保護收集 網(wǎng)本身.,安裝排流柜時鋼軌縱向電壓曲線,道床收集網(wǎng),5m,5m,5m,5m,收集網(wǎng)縱向鋼筋,收集網(wǎng)橫向鋼筋,焊點,高架橋中收集網(wǎng),橋墩,銅排連接端子,被選擇為收集網(wǎng)的結(jié)構(gòu)鋼筋,絕緣橡膠墊,95mm 電纜,2,5m,

9、5m,5m,伸縮縫,收集網(wǎng),隧道：鋼軌絕緣及高架橋梁與橋墩絕緣隔離,3,2,排水溝,道床收集網(wǎng),隧道收集網(wǎng),雜散電流監(jiān)測系統(tǒng),設(shè)計完備的雜散電流監(jiān)測系統(tǒng),為運營維護提供 依據(jù). 雜散電流的監(jiān)測系統(tǒng)為自動測量系統(tǒng),采用微機 綜合測試裝置,將沿線收集網(wǎng)鋼筋電位進行自動測 量并自動統(tǒng)計結(jié)果. 收集網(wǎng)鋼筋為主要監(jiān)測對象. 輔助測量橋墩鋼筋腐蝕電位.,參考電極測試原理,測試盒,CuSO4參考 電極,收集網(wǎng),微機綜合測試裝置1：以區(qū)間為單位,測 試 箱,采集箱,微機,參考電極,測量端子,收集網(wǎng),微機綜合測試裝置2：以全線為單位為單位,端 子 箱,微機,參考電極,測量端子,收集網(wǎng),采集、發(fā)送箱,采集、發(fā)送箱,車站及區(qū)間測試點設(shè)置,250m,250m,250m,100m,100m,250m,250m,250m,測試電纜,測試點,區(qū)間,測試箱,車站,區(qū)間,接地系統(tǒng),全線通過電纜金屬鎧及接地扁鋼形成統(tǒng)一地網(wǎng). 每個車站設(shè)地網(wǎng) R=0.5ohm 沿線各系統(tǒng)設(shè)備.即接觸網(wǎng)斷線可能搭到的設(shè)備 應(yīng)接地. 各車站安裝鋼軌電位限制裝置,以保證旅客安全. 運營人員較多