【《上海轨道交通车辆基地杂散电流测量数据分析案例》5800字】

上海轨道交通车辆基地杂散电流测量数据分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u62681、供电系统方面 7251372、轨道系统 7247683、车站建筑及结构方面 91.1停车场库内钢轨与接地之间电流测量数据分析当单向导通装置内闸刀分闸状态时，即钢轨绝缘分段两端串入二极管，这时库内钢轨与接地之间电流最大约有250A-300A左右，电流方向接地向钢轨流，最小电流约有-5A左右，电流方向钢轨向接地端流，平均电流+150A。当单向导通装置内闸刀合闸状态时，即钢轨绝缘分段两端短接，这时库内钢轨与接地之间电流最大约有250A-300A左右，电流方向接地向钢轨流，最小电流约有-300A左右，电流方向钢轨向接地端流，平均电流0A。当单向导通装置内取消二极管状态时，即钢轨绝缘分段两端断开，这时库内钢轨与接地之间电流最大约有5A左右，电流方向接地向钢轨流，最小电流约有0A左右，平均电流2A。1.2车辆基地出入库线电流、电压测量数据分析单向导通装置内闸刀分闸状态时，即钢轨绝缘分段两端串入二极管，停车场钢轨电流最大100A-160A，钢轨电流方向停车库钢轨通过钢轨绝缘分段向正线流。停车库与正线之间的钢轨电压0-50V左右，正线钢轨电压大于停车库钢轨电压。单向导通装置内闸刀合闸状态时，即钢轨绝缘分段两端短接，这时停车场钢轨电流最大80A-150A，钢轨电流方向停车库钢轨与正线钢轨通过钢轨绝缘分段正、负交替流。停车库钢轨与正线钢轨之间电压为0，单向导通装置内取消二极管状态时，即钢轨绝缘分段两端断开，停车场钢轨电流最大0A，正线钢轨对停车库钢轨电压为-40V-+50V左右。1.3车辆基地土壤电位测量数据分析通过测量数据比较，单向导通装置在不同工作状态下，土壤梯度电压有以下特征：当单向导通装置正常工作状态中，即钢轨绝缘分段两端串入二极管，这时土壤梯度电压最大；当单向导通装置合闸工作状态中，即钢轨绝缘分段两端相通，这时土壤梯度电压正负波动幅度最大，但平均电压并不大；当单向导通装置退出工作状态中，即钢轨绝缘分段两端钢轨断开，这时土壤梯度电压正负波动幅度最小，土壤梯度电压也是最小的；经库内钢轨对地的电流测量，出入库钢轨绝缘分段处的电压电流测量，与土壤梯度电压数据比较，停车场出入库单向导通装置三个工作状态，对库内钢轨电流、出入库处钢轨电压电流、停车场土壤梯度电压是有明显变化的。当单向导通装置内闸刀分闸工作状态时，停车场与库内的杂散电流回流到钢轨上，钢轨上电流的通过出入线的单向单导装置内的二极管向正线钢轨流，在正线运行线路中，停车场附近的正线杂散电流泄漏到大地，再流向停车场钢轨上，形成杂散电流回路，使停车场土壤梯度电压增大。当单向导通装置内闸刀合闸工作状态时，停车场钢轨与正线钢轨上的电流能相互流进流出，使停车场土壤梯度电压变化较大，停车场附近的正线，泄漏到大地的杂散电流通过停车场土壤流向停车场钢轨上，同时由正线钢轨流进停车场钢轨上的电流，再泄漏到停车场土壤里，使车场土壤梯度电压正负幅值变化大。当单向导通装置内取消二极管工作状态时，停车场钢轨与正线钢轨断开，钢轨上的电流互不相通，停车场附近的正线泄漏的杂散电流，因钢轨的断开，使正线泄漏的杂散电流不能形成回路，使库内钢轨电流与出入线的钢轨电流是0A，而影响停车场土壤梯度电压正负波动幅度最小，土壤梯度电压也是最小的。1.4三个车辆基地杂散电流流向分析以下是三个车辆基地的杂散电流流动方向图：图501号线富锦路基地杂散电流流向1号线富锦路车辆停车场杂散电流流向，列车由高架段进入地面停车场，在正线侧出入线段处其钢轨道床是碎石道床，由于正线钢轨电位高波动大，正线侧出入线段处钢轨是杂散电流主要泄流源。图51三号线石龙路车辆基地杂散电流流向3号线石龙路车辆停车场杂散电流流向，石龙路车辆停车场机车是由地面碎石道床进入地面出入段线，进入石龙路停车库内。图52九号线金海路车辆基地杂散电流流向9号线金海路车辆基地杂散电流流向，金海路车辆基地包括出入段线有上盖建筑，同时又是机车由洞下进入地面出入段线的停车场。单向导通装置主要是在钢轨绝缘分段接头上设置安装，其目的是为了尽量减小杂散电流并缩小杂散电流影响的范围，使钢轨中电流只流向一个方向，而在另一个方向截止。如在出入库线上的绝缘分段接头和单向导通装置，它是停车场的钢轨和正线上钢轨的绝缘分段接头。在正线列车运行中的线路中，一般正线钢轨上的电位要高于停车场的钢轨，所以正线钢轨上电流不能流入停车场的钢轨上(二极管反向截止)，同时正线钢轨上的电位是正、负交替变化的，正常情况下正线钢轨上约有±10V左右电位，当正线钢轨上的电位变为负值时，停车场钢轨上的电流向正线钢轨上流(二极管正向导通)，进一步降低停车场钢轨上的电位，一般上海地铁停车场的绝缘分段接头和单向导通装置的分布要求是，停车、检修库房外每条钢轨支路上都有绝缘分段接头，分断停车、检修库内钢轨和库外停车场的钢轨，同时并列安装2个单向导通装置，使钢轨上的电流只能从停车、检修库向外流，而停车场钢轨上的电流不能流入停车、检修库。洗车库前钢轨上有一个绝缘分段接头和一个单向导通装置。停车场与正线的进线和出线钢轨上各有一个绝缘分段接头和单向导通装置，使正线钢轨上的电流不能流入停车场，而停车场钢轨上的电流能流入正线。由于出入线的单向导通装置内二极管的作用，停车场的钢轨电位为，接地端电位为零，所以钢轨电位低于接地端电位，在车辆基地的土壤杂散电流通过碎石道床、接地端流向钢轨，再通过出入线的单向导通装置内的二级管流向正线钢轨。图53停车场与正线钢轨电位比较6结论及防治措施6.1结论（1）车辆基地内杂散电流主要来自正线，由于车辆基地钢轨绝缘差且车辆基地内无排流网，所以正线内所有杂散电流通过大地汇集到车辆基地，再经车辆基地内钢轨和咽喉区单导装置留回至邻近牵引变电所，车辆基地内咽喉区单导装置类似正线混合所内排流柜装置。因测试只在车辆基地进行，根据测试结果及理论推断，停车场内单导装置也和车辆基地内单导装置类似，也存在将正线大量杂散电流吸收以后再通过钢轨和出入段线单导装置流入正线变电所。（2）根据测试，车辆基地内来自正线的杂散电流可达到250A甚至更大，说明在正线的每个牵引所杂散电流类似一个“支流”，而各个支流经汇总后到达车辆基地后变成一个总的“干流”，“干流”数值很大。另外根据区间土壤电位梯度测试结果显示，距离车辆基地近的牵引变电所杂散电流基本都流向车辆基地，而位于线路中部的牵引变电所，其杂散电流方向既往车辆基地方向流，也往停车场方向流。可以理论推测出，杂散电流从正线泄漏出来后，在大地中流动，在车辆基地及停车场钢轨绝缘薄弱的地方流入钢轨，然后再经单导流入牵引变电所。通过断开单导装置前后土壤电位梯度对比测试的结果可知，车辆基地内单导装置“类似排流柜”的作用分析无误。单导装置断开后土壤电位梯度沿轨道方向明显降低（波动范围能降低约50%，平均值能降23%），单导装置需根据需要进行功能改进。（3）整个地铁线路不论是正线还是车辆基地内，钢轨过渡电阻均太低。正线太低的过渡电阻使大量杂散电流泄漏至大地，车辆基地内太低的过渡电阻使车辆基地与大地导通，给杂散电流提供了一个很好的通路，使杂散电流可以很容易的从大地流入钢轨并回流进入正线牵引所。因此提高正线及车辆基地钢轨过渡电阻是阻止杂散电流泄漏的主要方法。6.2防治措施1.2.1单导装置的优化设置根据测试结果，单导装置将车辆基地内杂散电流通过出入段线钢轨及单导装置汇集到邻近牵引变电所。可将单导装置进行优化设置，即在有车辆通过时，将其导通，而无车辆通过时，将其断开。这样相当于切断了车辆基地杂散电流流入正线牵引所的通路，切断通路后，杂散电流尽量流回就近的牵引变电所。此外，可从理论分析出，当车辆基地杂散电流无通路后，正线的杂散电流流向车辆基地的流通量也会相应降低，这样也会降低正线土壤的电位梯度。根据土壤电位梯度测试结果，正线盾构区间内的杂散电流干扰程度未达到相关国家标准防护要求，若流向车辆基地的流通量降低后，土壤电位梯度会进一步降低，这样更利于杂散电流防护，更利于降低杂散电流对周围管线的杂散电流腐蚀及危害。另外，单导装置安装位置的钢轨绝缘结尽量和顶部架空接触网的绝缘锚段对齐，如果实在困难，两者相差距离尽量小，并且尽量保证不要超过20米。1.2.2杂散电流防护系统日常运营维护杂散电流的防治是一个多工种专业相互协调配合的工作，它不仅涉及到供电专业，也涉及到结构、管道、材料等等专业，因此，无论在设计、施工和运营维护中各个专业的协调配合是做好杂散电流防护的必要前提。地铁杂散电流腐蚀的介质一般为土壤，情况千差万别，影响腐蚀过程的因素太多，并且会随时间变化，但只要我们在理论分析的基础上结合现场，进行多次调查研究和试验，找出规律，采取有针对性的治理杂散电流的技术和方法。在分析清楚杂散电流分布的情况下，轨道交通系统的设计、施工各个阶段，应从实际出发，根据不同的线路施工方法、线路方案、地质状况、不同的供电方案，分别采取不同的技术措施，尽量减少杂散电流。总之，对杂散电流的腐蚀及其可能的严重后果必须给予重视。在杂散电流防护工作中，“重建设，轻管理”的现象普遍存在。实践证明，杂散电流防护的成功率，与防护系统的运行管理也有重大的关系。不能因为防护措施的存在而疏忽了日常管理。由于管理上的失误会加剧腐蚀的特点，所以更应该加以重视。1.2.3新线工程杂散电流防护建议1、供电系统方面由前述可知，单导装置在车辆基地及停车场内类似一个排流柜，既有1号线工程可通过改造将单导装置优化设置，而对于新建线路直接采用优化设置后的单导装置。优化后的单导装置能够避免场段内的杂散电流通过钢轨回流至正线牵引变电所，阻断了正线杂散电流向场段流动的通路，正线杂散电流由就近回流至牵引变电所。（尽量使绝缘分段与绝缘结保持在20米以内，B型车每节车厢约19米长，两个受电弓分别位于第二和第四节车辆上。在不大于20米的范围内能保证每个受电弓均能取流，保证车辆不断电。目前1号线车辆基地接触网绝缘分段和钢轨绝缘结均小于15米。）2、轨道系统1）走行轨尽量采用纵向电阻小的钢轨，尽量全线采用统一的60kg/m的钢轨。钢轨对地绝缘电阻在施工时需进行实时测量，保证施工完毕后不小于15Ω·km。钢轨材质在保证耐磨、结构受力、坚硬特性的条件下，纵向电阻应保证不大于0.02Ω/km。并对轨道施工提出纵向电阻施工监测要求，在完成长轨的焊接后进行纵向电阻测量，不满足要求时采取必要的降低电阻措施。2）加强钢轨绝缘垫的绝缘阻值，保证新建线路绝缘垫阻值在108Ω以上，可采取增加绝缘垫厚度、降低轨道和道床间的潮湿度实现。钢轨施工时，应保证钢轨底部距离道床大于70mm。3）正线道岔间使用绝缘铜芯电缆焊接连接，保证回流轨间的电气回流通路和降低接头处的电阻。

4）地铁线路的结构，应能保证道床、线路上部建筑及轨道不受水流和积水的浸蚀，不污染。隧洞结构不得漏水和积水，且应具有良好的排水系统。严禁采用直排废水入隧洞的设计与运行方式。5）在车辆基地的检修与停车库中，每一条线路的走行轨均应使用绝缘结与车场线路的走行轨相隔离。在绝缘结处，应设置单向导通装置，以保证列车能驶出停车位置。轨道和接地回路之间应具有良好绝缘。轨道和金属结构、管道、电缆外铠装壳、混凝土钢筋等之间亦应具有良好绝缘。6）复线地铁中应设置股道间均流线,股道间均流线所用电缆的绝缘水平和截面与回流电缆相同。在具有牵引变电站的车站上，股道间均流线的功能，可通过连向各股道的负回流电缆来实现。7）在地铁线路的区间区段中，股道间均流线及走行轨可分断点的设置与分布，应符合杂散电流测试和信号系统的技术要求。8）地铁走行轨的下述部位，应实现电气隔离。①所有的电气化与非电气化区段之间；②地铁的运行线路与正在建设的线路区段之间；③地铁与地面铁道线路之间；④尽头线每条轨道的非绝缘车档装置与电气化轨道之间。9）整体道床中应利用道床钢筋作为杂散电流排流网，并与其他结构钢筋、金属管线、接地装置非电气连接。10）碎石道床宜采取措施设置杂散电流排流网。11）上、下行轨道间设置均流线，均流线间距不宜大于600m。12）当走行轨绝缘满足要求且设置了道床排流网时，应利用结构主体钢筋等自然接地极作为接地装置。若接地电阻不满足要求，可补充人工接地极。13）走行钢轨尽量焊接成长钢轨，采用短钢轨，用鱼尾板螺栓连接，则每根钢轨必须加焊两根截面为120mm2以上的直流铜芯电缆。14）在设有单向导通装置的绝缘结两端的钢轨要与电缆焊接，此电缆连接到单向导通装置。15）负回流电缆和均流电缆应与钢轨可靠焊接。16）钢轨绝缘安装方面①加大钢轨下面绝缘垫块的面积，以达到增加钢轨到道床的泄漏距离。根据现场的实际情况，绝缘垫块四周可以加宽10mm。②固定弹簧与钢轨之间加绝缘垫块或使用相同强度的绝缘扣件。③钢轨采用绝缘套管固定安装。在钢轨固定点，采用钢轨绝缘套管，能够使钢轨完全绝缘与轨枕。④轨枕下加绝缘垫。也可以在轨枕下增加绝缘垫块，绝缘垫块把轨枕的底面和侧面包围，以此来切断杂散电流的流通路径，从而减少杂散电流。⑤钢轨和轨枕之间