交流电气化铁路杂散电流排流工程设计方案

交流电气化铁路杂散电流交流电气化铁路杂散电流 排流工程排流工程 设设 计计 方方 案案 河南汇龙合金材料有限公司河南汇龙合金材料有限公司 20192019 年正版年正版 随着我国电气化铁路改造以及高铁网络的建设以及特 高压输电线路、变电站的建设，因其产生的杂散电流不可避 免的干扰到临近的地下管道、 油库等设施， 导致其电位紊乱， 阴极保护系统失效，腐蚀加剧，因此杂散电流的防护及排流 越来越收到人们的重视，这就需要采取有效的防杂散电流措 施，使杂散电流量控制在允许的范围内。杂散电流的防护工 程基本上采用“以防为主，以排为辅，防排结合，加强监测” 的原则。本文讲述了山东石创公司在杂散电流防护过程中的 一点体会和理念。 1 1 杂散电流的防护原则杂散电流的防护原则 轨道交通直流牵引供电系统中，只要用走行轨兼做回流 导体，杂散电流的产生是不可避免的。为了减少杂散电流的 危害，就应当设法减少杂散电流量。这就需要采取有效的防 杂散电流措施，使杂散电流量控制在允许的范围内。杂散电 流的防护工程基本上采用“以防为主，以排为辅，防排结合， 加强监测”的原则。 1 以防为主 控制所有可能的杂散电流泄漏途径，减少杂散电流进入 轨道交通系统的主体结构、设备以及沿线附近相关设施的结 构钢筋。具体实施时，由于涉及到的专业多，各专业、各工 种必须紧密配合，尤其在施工设计阶段更要考虑综合防治措 施，尽量减少直流系统与其他建筑物的电气连接。可采取的 措施有牵引变电所内和区间的交直流供电设备在安装时与 结构钢筋和结构主体绝缘安装;走行轨道在施工时，采用与 轨道道床绝缘的安装方式;由外界引入轨道交通内部或由轨 道交通内部引出的金属管线均应进行绝缘处理后方可引入 和引出;在轨道交通线内部设立结构钢筋电气连通，把所有 结构钢筋和接地点连接在一起，将泄漏的杂散电流排流回直 流系统。 2 以排为辅 设置杂散电流的收集系统。此收集系统为杂散电流从回 流轨上泄漏后遇到的第一道小电阻的回流通道，可以将杂散 电流尽量限制在本系统内部，防止杂散电流向本系统以外泄 漏。 2 2 不同区段的不同区段的杂散电流排流系统系统 具体实施中，不同区段应采取相应的排流措施。 2.1 高架区段杂散电流排流系统 轨道交通高架线路一般采用现浇混凝土简支箱梁结构 形式，箱梁与桥墩之间通过板式橡胶支座安装，起到绝缘安 装的效果。在杂散电流防护系统中，现浇混凝土简支箱梁内 部的表面钢筋网与主体结构钢筋网焊接，作为收集和排流的 通道，是杂散电流防护的第一道防线。用铜排引出结构表面 作为排流铜端子，利用 1150mm2 电缆把每段现浇混凝土简 支箱梁的排流铜端子连接起来，再通过安装在变电所内的排 流系统，把散落在区间的杂散电流排流到直流供电系统，起 到杂散电流的防护作用。同时，铜端子也可作为杂散电流监 测系统的监测点。 2.2盾构隧道区间杂散电流排流系统 盾构隧道区间是由圆形管片一片一片通过螺栓连接在 一起，每个盾构管片内有结构钢筋。在隧道内安装的管片是 预制的。按杂散电流专业的要求，每个管片内结构钢筋成网 状，焊接在一起，使管片内部结构钢筋电气连通，通过钢垫 圈将电气连接点良好引出。隧道管片拼装作业时，通过螺栓 和螺母将各隧道管片结构钢筋全部电气连通，形成等电位 体。环、纵两向通过螺栓将每块管片、每环管片连成一体， 形成一个法拉第笼，对地铁进行电气屏蔽，以防止地铁杂散 电流对外泄漏，减少对地下环境的污染。 2.3 整体道床杂散电流的防护 整体道床用于地下区间隧道内时，由于整体道床位于走 行轨的下面，与轨道距离最近，最容易直接收集轨道泄漏的 杂散电流。因此，在盾构隧道内，利用整体道床内部结构钢 筋的电气连接，建立主要杂散电流的收集网，最能从根本上 解决杂散电流的防护问题。但整体道床的设计需考虑地震等 自然条件的影响。在一定位置设沉降缝，在沉降缝位置引出 道床钢筋连接铜端子，用 1150mm2 电缆将沉降缝两侧道床 结构钢筋进行电气连接，然后通过牵引变电所的排流系统将 杂散电流排流回直流系统， 起到杂散电流防护的作用。 同时， 引出的铜端子为杂散电流的监测提供了直接监测点。 整体道床用于高架区间时，由于现浇混凝土简支箱梁形 式的采用，杂散电流基本上得到控制，因此，在该整体道床 内部的结构钢筋不再做杂散电流防护电气连接，只作为结构 主钢筋起加固作用。 2.4 其他相关专业的要求 接触网、电缆支架及给排水专业的排水管道等固定件的 安装，均需用膨胀螺栓进行固定。在隧道内和高架区间安装 施工时，必须避开管片和箱梁结构的主筋，在预留螺栓时应 设置遇水膨胀密封垫圈，既利于防水，又不至于和金属螺栓 预埋件接触，隔断杂散电流传播的途径。 3 3 设置杂散电流监测系统设置杂散电流监测系统 设计完整的杂散电流监测系统监测杂散电流的大小，可 为运行维护和防止杂散电流提供数据依据。 电化学中的电位分析法是现阶段杂散电流测量的原理。 选取电位恒定的、提供测量电位标准的参比电极作为基本电 位，以测量结构钢筋、排流铜排、钢轨等的电位大小，来衡 量轨道交通中杂散电流的多少。 杂散电流监测系统由参比电极、轨道电位测试端子、排 流网测试端子、主体结构钢筋测试端子、电位测量箱以及杂 散电流综合测试装置构成。目前，轨道交通杂散电流监测系 统中，硫酸铜参比电极作为参比电极，测量时通过数据采集 仪收集数据。它接收来自电位测量箱的测量电位的信号，进 行记录并保存，可以与计算机联接同步监测记录，对数据进 行分析后若发现异常，则发出报警信号。此法便于对杂散电 流的情况进行掌握，并及时做出处理，保护轨道建设工程。 通过上述防、排、监测等方法的配合采用，基本上能防 止杂散电流的危害，起到保护轨道交通及附近地下公共环境 的作用。