雜散電流總結(jié)

1、摘 要：結(jié)合北京地鐵十號(hào)線對(duì)雜散電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成進(jìn)行介紹，對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)參比電極、傳感器、信號(hào)轉(zhuǎn)接器、監(jiān)測(cè)裝置等主要部件的功能進(jìn)行說明，并針對(duì)該線設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝具體情況對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要部件的施工方法進(jìn)行介紹，為今后地鐵雜散電流監(jiān)控系統(tǒng)的施工和運(yùn)營(yíng)管理提供了參考。關(guān)鍵詞：雜散電流；參比電極；傳感器；信號(hào)轉(zhuǎn)接器；監(jiān)測(cè)裝置 0 概述      北京地鐵十號(hào)線一期工程是北京軌道交通線網(wǎng)中一條先東西走向，后南北走向的半環(huán)線。線路起點(diǎn)在北京市西北部的海淀區(qū)萬(wàn)柳車站，終點(diǎn)到達(dá)勁松車站。線路全長(zhǎng) 24.585 km，全部為地下線路，共設(shè) 22 個(gè)車站。&#

2、160;     地鐵十號(hào)線一期工程雜散電流防護(hù)采取了正線走行軌絕緣安裝，利用道床設(shè)置雜散電流收集網(wǎng)、變電所設(shè)置排流柜的綜合防護(hù)措施。設(shè)置雜散電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過監(jiān)測(cè)道床和地下結(jié)構(gòu)雜散電流收集網(wǎng)極化電位等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵十號(hào)線一期工程的雜散電流分布的綜合監(jiān)測(cè)，為運(yùn)營(yíng)維護(hù)部門判斷雜散電流防護(hù)系統(tǒng)狀況提供依據(jù)。1 系統(tǒng)構(gòu)成      地鐵十號(hào)線雜散電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用車站（變電所）監(jiān)測(cè)和控制中心集中監(jiān)測(cè)二級(jí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。雜散電流防護(hù)系統(tǒng)主要由參比電極、整體道床測(cè)防端子、地下結(jié)構(gòu)測(cè)防端子、測(cè)量線、傳感器、通信電纜、信號(hào)轉(zhuǎn)接

3、器、變電所監(jiān)測(cè)裝置組成。2 系統(tǒng)各部分部件功能及施工方法      全線在各車站混合變電所內(nèi)分別設(shè)置 1 臺(tái)雜散電流監(jiān)測(cè)裝置，全線共 13 臺(tái)。該裝置經(jīng)過通信電纜與該站及該站兩端各半個(gè)區(qū)間內(nèi)的轉(zhuǎn)接器相連，轉(zhuǎn)接器下連傳感器，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)傳感器經(jīng)由測(cè)量線與該點(diǎn)結(jié)構(gòu)鋼和整體道床測(cè)防端子（地下結(jié)構(gòu)測(cè)防端子）對(duì)應(yīng)的參比電極相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)該分區(qū)結(jié)構(gòu)和整體道床結(jié)構(gòu)鋼筋的極化電位數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)并上傳至轉(zhuǎn)接器，再由轉(zhuǎn)接器將數(shù)據(jù)整合后上傳至監(jiān)測(cè)裝置處理。雜散電流監(jiān)測(cè)裝置通過變電所內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)與電力監(jiān)控系統(tǒng)接口，將處理和統(tǒng)計(jì)后的數(shù)據(jù)傳至監(jiān)控中心。  

4、    在每個(gè)車站的有效站臺(tái)兩端以及車站邊緣約200 m 的隧道外墻及道床上設(shè)置雜散電流測(cè)量端子，上下行各 16 處。在距離測(cè)量端子 1 m 范圍內(nèi)分別安裝參比電極，參比電極不允許與結(jié)構(gòu)鋼筋直接接觸，道床連接端子利用臨近連接端子替代，參比電極安裝于道床內(nèi)靠外墻側(cè)。每個(gè)參比電極及測(cè)量端子對(duì)應(yīng)一個(gè)傳感器，傳感器與參比電極距離須小于 2 m，傳感器安裝于隧道及整體道床參比電極附近的上下行隧道外側(cè)壁上。在每個(gè)牽引變電所所在車站的上下行站臺(tái)板電纜出口附近各安裝 1 個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)接器，信號(hào)轉(zhuǎn)接器安裝于車站范圍排流端子附近的隧道外墻上。無(wú)牽引變電所車站的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)傳感器采用通信電纜與

5、相鄰牽引變電所信號(hào)轉(zhuǎn)接器相連。2.1 排流網(wǎng)測(cè)試      連接測(cè)防端子前應(yīng)對(duì)排流網(wǎng)進(jìn)行全面測(cè)試。內(nèi)容包括檢查測(cè)防端子預(yù)留情況，如連接端子有無(wú)遺漏、設(shè)置位置、規(guī)格型號(hào)是否滿足設(shè)計(jì)要求、連接端子是否適于測(cè)防端子連接等；主排流網(wǎng)和輔助排流網(wǎng)電氣導(dǎo)通情況。      根據(jù)施工圖紙測(cè)點(diǎn)位置布置，將參比電極埋設(shè)在測(cè)防端子附近，與測(cè)防端子的距離不超過 1 m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況電極水平或垂直放置，在條件允許的情況下，將電極全部埋置在混凝土介質(zhì)中。      在選定

6、位置鉆取直徑大于 60 mm、深度大于160 mm 的孔洞（或?qū)挾却笥?60 mm、深度 70 mm，長(zhǎng)度大于 160 mm 的方槽）。      除掉孔洞或方槽中的混凝土粉塊或浮塵，用自來(lái)水淋濕內(nèi)表面。      將事先配好的砂漿填料用蒸餾水（或干凈的自來(lái)水）調(diào)勻，稠度適宜，然后將少許砂漿放入孔洞或方槽底部，將砂漿均勻涂抹在四周壁上。      將參比電極陶瓷外殼涂抹薄薄一層砂漿，輕輕放入孔洞或方槽中。   

7、60;  將電極導(dǎo)線穿過套管取出，將孔洞或槽的空隙封堵，并用砂漿抹平。      對(duì)有防水要求的地方按規(guī)定進(jìn)行防水處理。      電極采用多孔陶瓷外殼，因此在使用與安裝過程中注意小心輕放，嚴(yán)禁撞到其他鋼硬結(jié)構(gòu)物上。      安裝參比電極后，將電極引線穿過鋼套引向接線盒，并與接線盒內(nèi)接線端子固定；嚴(yán)禁用力提拉電極引線，以防斷線，因?yàn)橹匦潞附右€后將增大電阻值，影響測(cè)量效果。電極在埋置前應(yīng)放在陰涼處，避免露天放置陽(yáng)光暴曬或雨淋。

8、0;     電極安裝或使用一段時(shí)間之后，為了解工作是否正常，可用手提式 Cu/CuSO4電極放置在電極埋設(shè)處上方測(cè)其電位，判斷是否正常。測(cè)量時(shí)最好是斷電狀態(tài)，即在無(wú)雜散電流干擾的情況下進(jìn)行上述測(cè)量；如果測(cè)不到電位值，則首先檢查是否斷線；電極安裝 24 h 后或者電極正常使用在停電無(wú)雜散電流干擾情況下，應(yīng)每隔 10 min 測(cè)其電位值，如果電位波動(dòng)20 mV，則需要更換參比電極。2.3 傳感器      傳感器主要完成參比電極與道床及隧道側(cè)壁結(jié)構(gòu)鋼筋電壓信號(hào)的監(jiān)測(cè)，對(duì) 2 個(gè)信號(hào)進(jìn)行的采樣速度為 256

9、次/s，30 min 作為一個(gè)時(shí)間單元，傳感器進(jìn)行以下工作：      結(jié)構(gòu)鋼極化電壓的測(cè)量，要進(jìn)行 30 min 的平均值計(jì)算，用被采樣的參比電極與結(jié)構(gòu)鋼的電位差，減去參比電極的本體電位，再按相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行 30 min 的平均值計(jì)算，最后得到結(jié)構(gòu)鋼的極化電壓值。每隔 30 min 把信號(hào)電壓送入信號(hào)轉(zhuǎn)接器內(nèi)，完成模擬信號(hào)數(shù)字化后準(zhǔn)備進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸。      當(dāng)接觸軌停電后，傳感器能自動(dòng)接收監(jiān)測(cè)裝置發(fā)出的參比電極本體電位的校正信號(hào)，進(jìn)行參比電極本體電位的自動(dòng)校正。該傳感器能自動(dòng)識(shí)別參比電極

10、的好壞，當(dāng)參比電極發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)發(fā)出參比電極故障信息。已安裝的傳感器不能影響行車安全。      傳感器安裝于金屬支架上，支架根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行加工，并參照傳感器外型尺寸預(yù)留固定傳感器滑孔，支架與隧道壁或高架橋橋面通過膨脹螺栓固定，為防止雜散電流對(duì)支架的腐蝕，固定膨脹螺栓需加絕緣墊。      通過相應(yīng)的防水接頭將電纜接入傳感器。預(yù)估內(nèi)部接線長(zhǎng)度，剝?nèi)ピ撻L(zhǎng)度的電纜外絕緣皮和屏蔽層。將防水接頭擰好，注意用力適當(dāng)（力矩不超過3.75 N· m），保證電纜固定和防水密封。根據(jù)接線圖將各芯線

11、接入電路板中相應(yīng)的接線端子，進(jìn)入電路板端子的線間要防止短接。將指示燈插頭插入指示燈插座。      傳感器狀態(tài)可通過面板指示燈和系統(tǒng)軟件報(bào)警，當(dāng)懷疑某傳感器故障時(shí)，可先通過上位機(jī)調(diào)其瞬時(shí)值，無(wú)數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)不正確時(shí)，就地將傳感器復(fù)位，檢查其指示燈，判斷故障類型。2.4 信號(hào)轉(zhuǎn)接器      信號(hào)轉(zhuǎn)接器主要用于傳感器與監(jiān)測(cè)裝置間信號(hào)的傳輸轉(zhuǎn)換以保證信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸，每個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)接器可以連接 16 個(gè)傳感器。該裝置每隔 0.5 h 將各傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存貯于存貯器中，并送入監(jiān)測(cè)裝置，保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)測(cè)量。監(jiān)測(cè)

12、裝置可通過該信號(hào)轉(zhuǎn)接器向所連接的傳感器發(fā)布校正本體電位命令。信號(hào)轉(zhuǎn)接器安裝后應(yīng)不影響行車安全。      信號(hào)轉(zhuǎn)接器的施工與傳感器相同。2.5 監(jiān)測(cè)裝置      監(jiān)測(cè)裝置內(nèi)置于排流柜內(nèi)部，與基礎(chǔ)槽鋼采取絕緣安裝。輸入端與信號(hào)轉(zhuǎn)接器的通信電纜相連，輸出端與 SCADA 進(jìn)行通信。每個(gè)監(jiān)測(cè)裝置和本供電區(qū)間的信號(hào)轉(zhuǎn)接器、傳感器組成監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，收集傳感器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，完成相應(yīng)參數(shù)的計(jì)算。并可向上位計(jì)算機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)可保存一個(gè)月。裝置設(shè)計(jì)有鍵盤整定功能，可實(shí)現(xiàn)全面的人機(jī)對(duì)話功能；采用的大屏幕液晶（LC

13、D）顯示器，顯示信息豐富，方便用戶現(xiàn)場(chǎng)使用。      主要顯示信息包括：結(jié)構(gòu)鋼的極化電壓瞬時(shí)值、結(jié)構(gòu)鋼的極化電壓 30 min 最大值和結(jié)構(gòu)鋼對(duì)參比電極的自然本體電位。2.6 主要施工方法及要求      （1）測(cè)防端子連接前，應(yīng)對(duì)其連接接觸面進(jìn)行清潔；測(cè)防端子與接線端子的連接螺栓應(yīng)用力矩扳手按規(guī)范要求進(jìn)行緊固。      （2）參比電極安裝時(shí)，為保證良好的測(cè)試結(jié)果，傳感器不得直接接觸結(jié)構(gòu)鋼筋，但與結(jié)構(gòu)鋼筋的距離也不得大于 15 mm。

14、0;     （3）傳感器、信號(hào)轉(zhuǎn)接器應(yīng)垂直安裝固定，為防止外力損壞其連接電纜，可采用鎧裝電纜保護(hù)或穿熱鍍鋅鋼管防護(hù)。      （4）變電所監(jiān)測(cè)裝置安裝于排流柜內(nèi)，排流柜整體做絕緣安裝，整體框架的對(duì)地絕緣不得小于2 M?（用 1 000 V 兆歐表測(cè)）。3 結(jié)束語(yǔ)      通過對(duì)北京地鐵十號(hào)線雜散電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成和系統(tǒng)各部分硬件施工方法詳細(xì)介紹，對(duì)雜散電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件配置和功能有了一定的認(rèn)識(shí)，尤其是北京地鐵第 1 次采用傳感器進(jìn)行數(shù)字化傳輸，對(duì)整個(gè)系

15、統(tǒng)的防干擾起到了良好的作用，對(duì)今后北京地鐵雜散電流監(jiān)控系統(tǒng)在施工和運(yùn)營(yíng)中提供了新的發(fā)展方向。摘要結(jié)合上海市軌道交通六號(hào)線工程土建3標(biāo)段施工,分析雜散電流產(chǎn)生原因、作用機(jī)理,介紹上海項(xiàng)目防雜散電流設(shè)施施工情況。關(guān)鍵詞輕軌雜散電流危害防護(hù) 1 工程概況      上海市軌道交通六號(hào)線工程土建3標(biāo)段位于規(guī)劃的浦興路路中13m綠化帶內(nèi),起點(diǎn)樁號(hào)為SK7+077.360,終點(diǎn)樁號(hào)為SK9+470.250,包括2站2區(qū)間,正線全長(zhǎng)2462.89m,站房面積8231m2。標(biāo)段鉆孔灌注樁總共294根,共計(jì)14688延m。PHC預(yù)制管樁686根,均為6

16、00mm,本合同段區(qū)間承臺(tái)73座。高架橋采用簡(jiǎn)支箱梁、連續(xù)箱梁,連續(xù)梁形式,區(qū)間長(zhǎng)2382.89m共計(jì)70跨,最大跨度80m,最小跨度25m;橋墩有71座是雙柱墩、2座是獨(dú)立墩,橋梁基礎(chǔ)是打入PHC管樁或鉆孔灌注樁。2 雜散電流的危害      直流牽引供電系統(tǒng)中,以走行軌作負(fù)極回流導(dǎo)體的供電網(wǎng)絡(luò),在實(shí)際運(yùn)行中,有少量電流不沿回流軌回到牽引變電所負(fù)極,而流向電位低、電阻率低的位置,形成雜散電流,或稱為迷流。      在城市地鐵和輕軌等軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)中,一般采用直流牽引,走行軌回流,因此,不可

17、避免會(huì)有電流從走行軌泄入大地,對(duì)地下或地面的金屬構(gòu)件如結(jié)構(gòu)鋼筋、地下管線等產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。因此,對(duì)雜散電流腐蝕必須給予足夠的重視,并在施工過程中加以防范,國(guó)內(nèi)對(duì)這方面的研究還很欠缺。      軌道交通系統(tǒng)中機(jī)車是一個(gè)運(yùn)動(dòng)變化的負(fù)荷,雜散電流腐蝕的介質(zhì)一般為土壤,情況千差萬(wàn)別,影響腐蝕過程的因素太多,并隨時(shí)間變化。在理論分析的基礎(chǔ)上結(jié)合大量調(diào)查研究和試驗(yàn),才能提出有針對(duì)性的治理雜散電流的技術(shù)和方法。3預(yù)防雜散電流的方法3.1減小鋼軌阻抗      地鐵列車走行鋼軌同時(shí)作為牽引列車電流回流用,因此

18、鋼軌阻抗越小,從鋼軌向外流失的雜散電流也越小。減小鋼軌阻抗的有效辦法是采用長(zhǎng)鋼軌,鋼軌越長(zhǎng),鋼軌接頭就越少,鋼軌的阻抗也就越小。鋼軌接頭除了用魚尾板螺栓連接外,再在兩根鋼軌之間用2根斷面積為120mm2以上的絕緣銅電纜連接。3.2 走行鋼軌采用點(diǎn)支承      減少鋼軌與地面的接觸面也是減小雜散電流的方法之一,為此走行鋼軌采用點(diǎn)支承,即用混凝土軌枕作為支承。3.3 鋼軌與地絕緣      鋼軌與地絕緣越好,雜散電流也就越小,為此在鋼軌與混凝土軌枕之間、螺栓與混凝土軌枕之間、扣件與混凝土軌枕之間采

19、取絕緣措施,要求軌道對(duì)雜散電流收集網(wǎng)的泄漏電阻值大于10/km。3. 4 設(shè)置雜散電流收集網(wǎng)      上海軌道交通電動(dòng)車輛采用直流供電,額定電壓為1500V,額定在引電流高達(dá)3000A。雖然兼作回流的走行鋼軌與地之間采取了絕緣措施,又采用長(zhǎng)鋼軌,鋼軌接頭處加焊銅電纜,但鋼軌本身具有電阻,當(dāng)電流流過鋼軌時(shí)因電阻作用就產(chǎn)生電位差。鋼軌對(duì)地絕緣電阻不可能處于無(wú)窮大,有電位差就會(huì)產(chǎn)生雜散電流,即走行鋼軌有小部分電流將流出軌道,此雜散電流在地鐵中形成“迷流”。當(dāng)迷流進(jìn)入地鐵隧道的結(jié)構(gòu)鋼筋及與隧道絕緣不良的金屬管道、支架、橋架等時(shí),在有電解質(zhì)的情況下,這

20、些金屬設(shè)備將受到電腐蝕。為此須在地鐵混凝土軌枕下道床內(nèi)設(shè)置雜散電流收集網(wǎng)。      雜散電流收集網(wǎng)由上、下兩排縱向鋼筋組成,每排5根12mm鋼筋,每隔50m用一根25mm以上的橫向鋼筋將5根縱向鋼筋焊接成一整體,同時(shí)用兩根20mm鋼筋把上、下2根橫向連接鋼筋焊成一體,如圖1所示。上排的5根鋼筋除了起雜散電流收集作用外,還起固定混凝土軌枕的作用,混凝土軌枕上預(yù)先留孔,鋼筋在施工時(shí)穿進(jìn)去。下排鋼筋固定在混凝土道床里。   雜散電流收集網(wǎng)與隧道的結(jié)構(gòu)鋼筋間應(yīng)絕緣,不能相連。雜散電流收集網(wǎng)在每個(gè)牽引變電所的兩個(gè)端頭設(shè)引出端子,用以

21、測(cè)量和收集雜散電流。      我公司施工的上海軌道交通六號(hào)線工程中,基礎(chǔ)及下部結(jié)構(gòu)采用內(nèi)部鋼筋作為導(dǎo)電體,墩身中主筋和承臺(tái)鋼筋框架相連接,再通過承臺(tái)鋼筋與樁基鋼筋焊接后導(dǎo)入地下。承臺(tái)及墩帽預(yù)埋的鋼板作為接地用,墩身預(yù)埋鋼板用來(lái)測(cè)試電阻,要求電阻值均小于10。具體布置見圖2。       預(yù)埋鋼板尺寸120mm×120mm×16mm,與墩身、墩帽及承臺(tái)主筋焊連。      上部梁體結(jié)構(gòu)采用梁體主筋作為導(dǎo)電體,設(shè)計(jì)要求

22、:      (1)所有頂板面層縱向鋼筋作縱向電氣焊接,腹板及底板外側(cè)1/3縱筋作縱向電氣焊接,縱向每隔5m將頂板底板鋼筋與縱向主筋加以電氣搭焊作為雜散電流收集網(wǎng)。      (2)在梁端用5mm×50mm銅排與頂板面層   縱向鋼筋焊接后,在梁左右兩側(cè)引出連接端子,并用兩根AC1000V、斷面120mm2電纜將橋梁內(nèi)收集網(wǎng)鋼筋縱向電氣連通。轉(zhuǎn)貼于 中國(guó)論文下載中心 (3)梁端收集網(wǎng)下大橫向鋼筋圈焊連及引出方式:將箱梁內(nèi)首末端300mm處鋼筋與頂板橫向鋼筋焊接成大的

23、橫向鋼筋圈,然后把此兩個(gè)大鋼筋圈與頂板面層所有縱向鋼筋及腹板、底板的1/3縱向鋼筋焊連,并經(jīng)10L形輔助鋼筋分別將預(yù)埋鋼板的錨筋(共4塊)與大橫向鋼筋圈中的鋼筋焊接。      (4)在預(yù)埋承軌臺(tái)鋼筋時(shí),所有1/2承軌臺(tái)鋼筋與梁體主筋進(jìn)行點(diǎn)焊,承軌臺(tái)鋼筋和梁體主筋也形成電氣連通。      (5)焊接要求:當(dāng)兩根鋼筋平行緊靠時(shí)用單面焊接,hf/l=6mm/30mm;當(dāng)兩根鋼筋十字相交時(shí)(除注明外),如為國(guó)產(chǎn)鋼筋,允許丁字點(diǎn)焊(不能咬肉),hf/l=6mm/30mm,盡量滿足。具體布置詳見圖3。3

24、.5防范措施      (1)預(yù)制支承塊中,使用尼龍?zhí)坠茏鳛榫o固螺栓孔,這樣就使走行軌與承軌臺(tái)之間有了絕緣保護(hù)。      (2)承軌臺(tái)施工中,“三筋”分離,即橋面預(yù)埋鋼筋、承軌臺(tái)結(jié)構(gòu)鋼筋、支承塊外伸鋼筋三者之間絕緣,確?！叭墶惫╇姞恳W(wǎng)與橋面的絕緣。為達(dá)到這一目的,首先,對(duì)橋面預(yù)埋鋼筋進(jìn)行調(diào)整,包括順線路方向、線路垂直方向及高度方向的切割、搭焊處理,使兩者基本達(dá)到絕緣;接著,對(duì)承軌臺(tái)結(jié)構(gòu)鋼筋和橋面預(yù)埋鋼筋兩者間進(jìn)行絕緣檢查,有搭接處,用PVC管隔離、膠帶固定的方式,保證兩者絕緣。完成后,澆筑混凝土,收漿抹面時(shí)設(shè)人字排水坡,以便迅速排水,保持承軌臺(tái)干燥。承軌臺(tái)施工、長(zhǎng)軌鋪設(shè)完后,作橋面防水處理,達(dá)到保持梁體內(nèi)部干燥的目的。采取以上措施的關(guān)鍵是增大走行軌對(duì)地的過渡電阻,達(dá)到減小雜散電流的目的。3.6“導(dǎo)”的措施      在“導(dǎo)”方面,線上、線下施工過程中,也都進(jìn)行了相應(yīng)的處理。      (1)線下施工即高架橋施工中,對(duì)梁片結(jié)構(gòu)鋼筋進(jìn)行處理,形成鋼筋網(wǎng);同時(shí),在梁端焊接防迷