城市軌道交通雜散電流的防護(hù)摘　要　雜散電流對(duì)供電系統(tǒng)周邊的環(huán)境和基礎(chǔ)設(shè)施的危害很大。對(duì)雜散電流的防護(hù)應(yīng)采用“以防為主,以排為輔,防排結(jié)合,加強(qiáng)監(jiān)測(cè)”的原則。結(jié)合多年的現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn),從雜散電流的防護(hù)方法、技術(shù)原理及雜散電流的監(jiān)測(cè)等方面,對(duì)城市軌道交通雜散電流的防護(hù)進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞　軌道交通,雜散電流,排流柜,單向?qū)ㄑb置1 雜散電流的防護(hù)原則　　 軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)中,只要用走行軌兼做回流導(dǎo)體,雜散電流的產(chǎn)生是不可避免的。為了減少雜散電流的危害,就應(yīng)當(dāng)設(shè)法減少雜散電流量。這就需要采取有效的防雜散電流措施,使雜散電流量控制在允許的范圍內(nèi)。雜散電流的防護(hù)工程基本上采用“以防為主,以排為輔,防排結(jié)合,加強(qiáng)監(jiān)測(cè)”的原則。(1) 以防為主控制所有可能的雜散電流泄漏途徑,減少雜散電流進(jìn)入軌道交通系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)、設(shè)備以及沿線附近相關(guān)設(shè)施的結(jié)構(gòu)鋼筋。具體實(shí)施時(shí),由于涉及到的專業(yè)多,各專業(yè)、各工種必須緊密配合,尤其在施工設(shè)計(jì)階段更要考慮綜合防治措施,盡量減少直流系統(tǒng)與其他建筑物的電氣連接。可采取的措施有:牽引變電所內(nèi)和區(qū)間的直流供電設(shè)備在安裝時(shí)與結(jié)構(gòu)鋼筋和結(jié)構(gòu)主體絕緣安裝;走行軌道在施工時(shí),采用與軌道道床絕緣的安裝方式;由外界引入軌道交通內(nèi)部或由軌道交通內(nèi)部引出的金屬管線均應(yīng)進(jìn)行絕緣處理后方可引入和引出;在軌道交通線內(nèi)部設(shè)立結(jié)構(gòu)鋼筋電氣連通,把所有結(jié)構(gòu)鋼筋和接地點(diǎn)連接在一起,將泄漏的雜散電流排流回直流系統(tǒng)。(2) 以排為輔 設(shè)置雜散電流的收集系統(tǒng)。此收集系統(tǒng)為雜散電流從回流軌上泄漏后遇到的第一道小電阻的回流通道,可以將雜散電流盡量限制在本系統(tǒng)內(nèi)部,防止雜散電流向本系統(tǒng)以外泄漏。2不同區(qū)段的雜散電流排流系統(tǒng)具體實(shí)施中,不同區(qū)段應(yīng)采取相應(yīng)的排流措施。2.1 高架區(qū)段雜散電流排流系統(tǒng) 上海市軌道交通高架線路一般采用現(xiàn)澆混凝土簡(jiǎn)支箱梁結(jié)構(gòu)形式,箱梁與橋墩之間通過(guò)板式橡膠支座安裝,起到絕緣安裝的效果。在雜散電流防護(hù)系統(tǒng)中,現(xiàn)澆混凝土簡(jiǎn)支箱梁內(nèi)部的表面鋼筋網(wǎng)與主體結(jié)構(gòu)鋼筋網(wǎng)焊接,作為收集和排流的通道,是雜散電流防護(hù)的第一道防線。用銅排引出結(jié)構(gòu)表面作為排流銅端子,利用1×150ｍｍ2電纜把每段現(xiàn)澆混凝土簡(jiǎn)支箱梁的排流銅端子連接起來(lái),再通過(guò)安裝在變電所內(nèi)的排流柜,把散落在區(qū)間的雜散電流排流到直流供電系統(tǒng),起到雜散電流的防護(hù)作用。同時(shí),銅端子也可作為雜散電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。2.2　盾構(gòu)隧道區(qū)間雜散電流排流系統(tǒng) 盾構(gòu)隧道區(qū)間是由圓形管片一片一片通過(guò)螺栓連接在一起,每個(gè)盾構(gòu)管片內(nèi)有結(jié)構(gòu)鋼筋。在隧道內(nèi)安裝的管片是預(yù)制的。按雜散電流專業(yè)的要求,每個(gè)管片內(nèi)結(jié)構(gòu)鋼筋成網(wǎng)狀,焊接在一起,使管片內(nèi)部結(jié)構(gòu)鋼筋電氣連通,通過(guò)鋼墊圈將電氣連接點(diǎn)良好引出。隧道管片拼裝作業(yè)時(shí),通過(guò)螺栓和螺母將各隧道管片結(jié)構(gòu)鋼筋全部電氣連通,形成等電位體。環(huán)、縱兩向通過(guò)螺栓將每塊管片、每環(huán)管片連成一體,形成一個(gè)法拉第籠,對(duì)地鐵進(jìn)行電氣屏蔽,以防止地鐵雜散電流對(duì)外泄漏,減少對(duì)地下環(huán)境的污染。2.3整體道床雜散電流的防護(hù) 整體道床用于地下區(qū)間隧道內(nèi)時(shí),由于整體道床位于走行軌的下面,與軌道距離最近,最容易直接收集軌道泄漏的雜散電流。因此,在盾構(gòu)隧道內(nèi),利用整體道床內(nèi)部結(jié)構(gòu)鋼筋的電氣連接,建立主要雜散電流的收集網(wǎng),最能從根本上解決雜散電流的防護(hù)問(wèn)題。但整體道床的設(shè)計(jì)需考慮地震等自然條件的影響。在一定位置設(shè)沉降縫,在沉降縫位置引出道床鋼筋連接銅端子,用1×150ｍｍ2電纜將沉降縫兩側(cè)道床結(jié)構(gòu)鋼筋進(jìn)行電氣連接,然后通過(guò)牽引變電所的排流柜將雜散電流排流回直流系統(tǒng),起到雜散電流防護(hù)的作用。同時(shí),引出的銅端子為雜散電流的監(jiān)測(cè)提供了直接監(jiān)測(cè)點(diǎn)。整體道床用于高架區(qū)間時(shí),由于現(xiàn)澆混凝土簡(jiǎn)支箱梁形式的采用,雜散電流基本上得到控制,因此,在該整體道床內(nèi)部的結(jié)構(gòu)鋼筋不再做雜散電流防護(hù)電氣連接,只作為結(jié)構(gòu)主鋼筋起加固作用。2.4其他相關(guān)專業(yè)的要求 觸網(wǎng)、電纜支架及給排水專業(yè)的排水管道等固定件的安裝,均需用膨脹螺栓進(jìn)行固定。在隧道內(nèi)和高架區(qū)間安裝施工時(shí),必須避開(kāi)管片和箱梁結(jié)構(gòu)的主筋,在預(yù)留螺栓時(shí)應(yīng)設(shè)置遇水膨脹密封墊圈,既利于防水,又不至于和金屬螺栓預(yù)埋件接觸,隔斷雜散電流傳播的途徑。3排流柜和單向?qū)ㄑb置的應(yīng)用3.1排流柜的工作原理 牽引變電所安裝的排流柜在排流系統(tǒng)中起著重要的作用。排流柜能有效地防止雜散電流對(duì)高架現(xiàn)澆混凝土簡(jiǎn)支箱梁內(nèi)鋼筋、隧道內(nèi)結(jié)構(gòu)鋼筋、整體道床結(jié)構(gòu)鋼筋以及沿線金屬設(shè)備的電腐蝕破壞,同時(shí)可防止雜散電流向軌道交通外部泄漏,是保護(hù)軌道交通地下公共環(huán)境的有效方法。 負(fù)極柜的負(fù)母排與雜散電流防護(hù)收集網(wǎng)之間的雜散電流排流二極管支路是排流柜的主要工作電路。每個(gè)二極管支路由二極管、熔斷器、分流器和變阻器串聯(lián)組成,每個(gè)回路并聯(lián)一個(gè)ＲＣ回路,以抑制過(guò)電壓。排流柜的原理圖如圖1。 雜散電流的收集母排與牽引變電所的負(fù)母排之間有一個(gè)電流測(cè)量裝置,測(cè)量雜散電流的大小,一般額定量程為600Ａ,該測(cè)量裝置包括一個(gè)電流表和過(guò)流繼電器,一個(gè)時(shí)間繼電器。電流表指示雜散電流的大小,過(guò)流繼電器的調(diào)整范圍為直流50～250Ａ,時(shí)間繼電器的調(diào)節(jié)范圍為5～25ｓ。當(dāng)測(cè)到的雜散電流超過(guò)設(shè)計(jì)范圍時(shí),啟動(dòng)時(shí)間繼電器,發(fā)出報(bào)警信號(hào)至排流柜面板的信號(hào)燈上,并送到控制中心,以便于檢查直流供電系統(tǒng)是否發(fā)生故障或其他相關(guān)專業(yè)的事故隱患。3.2單向?qū)ㄑb置的應(yīng)用 在軌道交通停車場(chǎng)和列車檢修庫(kù)中,由于運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜以及人為因素,引起雜散電流泄漏的原因較多。另外,軌道由于電氣系統(tǒng)運(yùn)行的原因,在此位置設(shè)有絕緣節(jié)。因此,單向?qū)ㄑb置的采用,不但解決了絕緣節(jié)的電氣連接問(wèn)題,也解決了雜散電流防護(hù)的難題。 單向?qū)ㄑb置由二極管回路、隔離開(kāi)關(guān)回路和放電間隙裝置等3個(gè)電路并聯(lián)組成(見(jiàn)圖2),用電纜連接絕緣節(jié)兩端的鋼軌。正常工作時(shí),隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)路,二極管回路工作,使鋼軌電流在一個(gè)方向?qū)?而在另一個(gè)方向截止,有效防止因部分鋼軌絕緣水平較差而增加整個(gè)軌道交通雜散電流的數(shù)量。當(dāng)列車在停車場(chǎng)和列檢庫(kù)位置緊急制動(dòng)時(shí),首先采用再生方式。如果沒(méi)有其他機(jī)車吸收產(chǎn)生的再生電流,絕緣節(jié)兩端鋼軌電壓升高到一定值時(shí)(1000Ｖ),放電間隙擊穿放電(見(jiàn)圖3),回路Ｒ-Ｍ1-Ｍ2-ＣＰ-Ｐ內(nèi)有電流流過(guò),鋼軌電位降低,可避免人身傷害事故的發(fā)生。當(dāng)回路Ｒ-Ｍ1-Ｍ2-ＣＰ-Ｐ電流值達(dá)到200Ａ?xí)r,由于Ｍ1和Ｍ2線圈的共同動(dòng)作使旁路開(kāi)關(guān)閉合,Ｒ-Ｍ1-Ｋ-Ｐ回路接通,當(dāng)Ｍ1中流過(guò)的電流減少到50Ａ以下時(shí),Ｍ1電磁力不足以保持旁路開(kāi)關(guān)閉合,旁路開(kāi)關(guān)打開(kāi)。在二極管回路故障時(shí),可以采用隔離開(kāi)關(guān)回路直接連通軌道絕緣節(jié),保證機(jī)車的正常運(yùn)行。4設(shè)置雜散電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)完整的雜散電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)雜散電流的大小,可為運(yùn)行維護(hù)和防止雜散電流提供數(shù)據(jù)依據(jù)。 電化學(xué)中的電位分析法是現(xiàn)階段雜散電流測(cè)量的原理。選取電位恒定的、提供測(cè)量電位標(biāo)準(zhǔn)的參比電極作為基本電位,以測(cè)量結(jié)構(gòu)鋼筋、排流銅排、鋼軌等的電位大小,來(lái)衡量軌道交通中雜散電流的多少。 雜散電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由參比電極、軌道電位測(cè)試端子、排流網(wǎng)測(cè)試端子、主體結(jié)構(gòu)鋼筋測(cè)試端子、電位測(cè)量箱以及雜散電流綜合測(cè)試裝置構(gòu)成(見(jiàn)圖4)。目前,上海市軌道交通雜散電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中,多采用ＤＱＵ-350型系列ＣＵ-ＣＵＳＯ4電極作為參比電極,測(cè)量時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)采集儀收集數(shù)據(jù)。它接收來(lái)自電位測(cè)量箱的測(cè)量電位的信號(hào),進(jìn)行記錄并保存,可以與計(jì)算機(jī)聯(lián)接同步監(jiān)測(cè)記錄,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后若發(fā)現(xiàn)異常,則發(fā)出報(bào)警信號(hào)。此法便于對(duì)雜散電流的情況進(jìn)行掌握,并及時(shí)做出處理,保護(hù)軌道建設(shè)工程。　　 通過(guò)上述防、排、監(jiān)測(cè)等方法的配合采用,基本上能防止雜散電流的危害,起到保護(hù)軌道交通及附近地下公共環(huán)境的作用。參考文獻(xiàn)1汪園園.雜散電流“源處理”方法的研究與探討.城市軌道交通研究,2001(1):422　李　威.地鐵雜散電流的監(jiān)測(cè)與防治.城市軌道交通研究,2003(4):48