趙倩 屈寶麗
摘要:本文通過分析軌道交通雜散電流的形成及其危害,并對雜散電流的防護(hù)技術(shù)進(jìn)行了論述,通過防護(hù)技術(shù)使得雜散電流盡可能完全回到牽引變電所負(fù)極,從而確保軌道交通的運(yùn)營安全。
關(guān)鍵詞:軌道交通;雜散電流;防護(hù)措施
在城市軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)中,通常采用DC電力牽引供電方式,接觸網(wǎng)(或第三軌)為正極,運(yùn)行軌道為負(fù)回流線。驅(qū)動(dòng)機(jī)車的牽引電機(jī)會(huì)在電力機(jī)車獲取動(dòng)能后就將電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能,然后經(jīng)由與機(jī)車車輪相接觸的軌道回流至軌道交通牽引變電所。因大地也是導(dǎo)體且電位為零,所以在回流過程中會(huì)有一部分將流入大地,一部分會(huì)沿著大地流向牽引變電所;而此時(shí)將會(huì)一直留在大地中的電流就是雜散電流。軌道交通雜散電流對地鐵周圍地下金屬管道、主體結(jié)構(gòu)中的鋼筋發(fā)生電化學(xué)腐蝕,這樣就會(huì)縮短金屬管線的壽命,降低地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久度,甚至?xí)斐芍卮笕松鹿实陌l(fā)生。因此我們必須通過采取防護(hù)措施來解決這個(gè)問題。
一、地下雜散電流的形成與危害
(一)地下雜散電流的形成
在直流牽引供電系統(tǒng)中,牽引變電站的正極與接觸網(wǎng)相連,以鋼軌作為負(fù)極回流導(dǎo)體,經(jīng)過回流線與牽引變電站的負(fù)極相連。在軌道交通運(yùn)營時(shí),鋼軌中流過電流,在走行軌其自身電阻上會(huì)形成一個(gè)對地的電位分布,使走行軌中一部分電流通過過渡電阻向道床和主體結(jié)構(gòu)鋼筋泄漏,并在某個(gè)地方將流回走行軌和牽引變電所負(fù)極。泄漏到道床及主體結(jié)構(gòu)鋼筋的電流好像迷失方向一樣,哪里電位低,它就流向哪里,哪里電阻率低就從哪里流過,形成雜散電流,也稱迷流。軌道交通雜散電流形成原理圖如下圖所示。
軌道交通雜散電流形成原理圖
(二)雜散電流的危害
首先,雜散電流在流出主體結(jié)構(gòu)鋼筋和城市自來水、煤氣及石油等其他金屬管線處時(shí)會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕,尤其城軌運(yùn)行很多年后,走行軌與道床之間的絕緣扣件就會(huì)發(fā)生老化而且外表也會(huì)臟污,從而將會(huì)減小走行軌和排流網(wǎng)之間的過渡電阻,則雜散電流增大,日積月累,造成比較嚴(yán)重的腐蝕。
其次,軌道交通系統(tǒng)的鋼軌及其一些附件存在比較嚴(yán)重的腐蝕,特別是釘入道床的道釘不但經(jīng)常會(huì)被雜散電流腐蝕,而且還會(huì)因?yàn)殇撫斠厌斎氲叵露茈y發(fā)現(xiàn)腐蝕狀態(tài)。
除以上兩個(gè)方面以外,雜散電流還會(huì)使鋼軌電位限制器發(fā)生誤動(dòng)作,從而使得牽引變電所負(fù)極會(huì)被作為排流柜使用,這樣也會(huì)降低鋼軌電位限制器的使用壽命。
二、軌道交通防護(hù)雜散電流的防護(hù)技術(shù)措施
軌道交通線路雜散電流防護(hù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。雜散電流防護(hù)系統(tǒng)應(yīng)堅(jiān)持“以堵為主,以排為輔;堵排結(jié)合,加強(qiáng)監(jiān)視”的原則,采用先進(jìn)的技術(shù)手段,使綜合防治效果達(dá)到現(xiàn)行國內(nèi)和國際的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。為此采取下列措施:
(一)“堵”—源控制法
包含兩層意思:一是可以通過限制供電區(qū)段的長度、減小供電區(qū)段中負(fù)載和軌道電位、設(shè)置軌道均流線和軌道電位限制器來減小雜散電流。直流電源和回流軌道采用的是絕緣安裝,從而減少雜散電流。
二是走行軌與地絕緣越好,雜散電流也就越小,為此在軌道與軌枕之間、緊固螺栓與軌枕之間、扣件與軌枕之間采取絕緣措施,要求每公里軌道對雜散電流收集網(wǎng)的泄漏電阻值大于15歐姆。
(二)“排”—排流法
利用雜散電流的首次經(jīng)過的通路—道床內(nèi)的結(jié)構(gòu)鋼筋,將鋼筋良好連通形成一道屏蔽網(wǎng),不但防止雜散電流向道床外部漏泄,還可以避免危及市政公共設(shè)施。地鐵排流網(wǎng)由混凝土整體道床內(nèi)的雜散電流收集鋼筋網(wǎng)和主體結(jié)構(gòu)網(wǎng)構(gòu)成。
(1)雜散電流收集網(wǎng)。除用來給鋼軌枕木穿孔固定用的鋼筋外,在枕木下方的混凝土道床內(nèi),我們要設(shè)置雜散電流收集鋼筋網(wǎng)。這樣就可以收集由走行軌泄露出的雜散電流了,并通過此方式可將雜散電流排送回到牽引變電所的負(fù)極,從而避免了雜散電流流入混凝土鋼筋和地下的其他金屬導(dǎo)體。
(2)主體結(jié)構(gòu)排流網(wǎng)。我們對區(qū)間隧道混凝土主體結(jié)構(gòu)和襯砌混凝土有比較高的要求:①混凝土主體結(jié)構(gòu)必須具有性能良好的防水層;②襯砌混凝土必須具有較高的低透水性和電阻率。采用連續(xù)焊接使結(jié)構(gòu)加固,同時(shí)主體結(jié)構(gòu)應(yīng)該在區(qū)間隧道變形縫中進(jìn)行焊接。同時(shí)還要設(shè)置檢測雜散電流的端子,并且將鋼筋與變形縫處的端子相連在一起,為后期的排流措施就做好了充分的準(zhǔn)備。
(三)“測”—監(jiān)測法
地鐵系統(tǒng)雜散電流的泄漏受軌道電位的影響很大,所以軌道電位的測量檢測也是非常重要的。
在監(jiān)測點(diǎn)處,上下行道床上各設(shè)兩個(gè)參比電極,側(cè)墻設(shè)兩個(gè)參比電極,并穿越洞壁打入土壤,穿越部位應(yīng)做好防水處理。將參比電極以及道床,隧道洞體、走行軌測量端子通過測量導(dǎo)線引入當(dāng)?shù)亟泳€盒的傳感器,測量信號再經(jīng)測試電纜引入車站變電所內(nèi)的數(shù)據(jù)處理單元。該單元一方面具備當(dāng)?shù)販y量功能,以便移動(dòng)測試裝置隨時(shí)監(jiān)測;另一方面具備測量信號傳輸功能,將信息通過上位機(jī)進(jìn)入遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)向控制中心傳送。
三、結(jié)語
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和軌道交通牽引供電技術(shù)的不斷提高與發(fā)展,使雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)不斷的向集中管理方向發(fā)展。由于雜散電流防護(hù)技術(shù)對軌道交通供電系統(tǒng)來說是一個(gè)非常重要的研究課題,其中監(jiān)測技術(shù)是防護(hù)技術(shù)中比較重要的研究內(nèi)容,因此雜散電流防護(hù)技術(shù)措施及新的監(jiān)測技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步提高與完善。
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