地鐵車輛基地雜散電流腐蝕防護工程設計

陳霞

摘 要：城市軌道交通工程采用直流牽引供電系統，通過鋼軌進行回流，鑒于走行軌不能完全絕緣于道床結構，因此存在雜散電流泄漏。雜散電流容易對土建結構鋼筋以及設備金屬外殼和地下金屬管線產生腐蝕。車輛基地埋地管線、上蓋物業開發相對集中，整體絕緣相對較差，因此，車輛基地是雜散電流防護的薄弱環節。目前，場段中為了減小雜散電流影響，采取了設置單向導通裝置、分區回流、設置均流電纜減小回流電阻等措施，但雜散電流問題依然突出。本文以深圳九號線僑城東車輛段為例，提出雜散電流設計需遵循“以防為重點，以排為輔助，加強結合”的原則，除了做好常規軌道絕緣、加強回流通路等措施，還應設置收集網、排流柜，并加強監測。

關鍵詞：城市軌道交通 車輛基地 雜散電流防護 收集網 雜散電流監測系統

中圖分類號：U231 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（a）-0068-02

城市軌道交通工程牽引供電系統主要采用以走行軌為回流通路的直流牽引供電系統，由于運營環境、經濟及其他方面的限制，走行軌不能完全絕緣于道床結構，因此牽引回流電流不可避免地經走行軌向道床及其他結構泄漏產生雜散電流。雜散電流對土建結構鋼筋、設備金屬外殼及地下金屬管線產生腐蝕。腐蝕主要存在以下三方面危害：一是造成對軌道交通主體結構鋼筋腐蝕，影響其使用壽命與安全；二是對軌道交通金屬管線腐蝕，直接影響交通軌道的營運安全，這樣增加了運營方面成本；三是對軌道交通沿線城市公用管線或結構鋼筋產生“雜散電流污染（腐蝕）”，另外影響了軌道交通以外沿線公共設施的安全及壽命。車輛基地是雜散電流防護的薄弱短板地方，雜散電流問題相對突出。本文以深圳九號線僑城東車輛段為例，提出雜散電流防護方案，為國內城市軌道交通車輛基地的雜散電流防護設計提供參考。

1 車輛基地雜散電流防護常規措施

（1）鋼軌采用絕緣法安裝。

在軌道與混凝土軌枕之間，在緊固螺栓、道釘與混凝土軌枕之間及扣件與混凝土軌枕之間采取絕緣措施，加強軌道對道床絕緣，以減少鋼軌泄漏電流。鋼軌與道床間泄漏電阻應不小于15·km。道岔采用絕緣扣件。道岔轉轍裝置的控制電纜的金屬外鎧裝與道岔本體之間應具有絕緣措施。

（2）分區回流。

通過在車輛基地與正線間設置絕緣軌縫及單向導通裝置，限制正線區段鋼軌電流通過車輛基地鋼軌回流，使車輛基地內部雜散電流降低了泄漏水平。同理，車輛基地庫內外線路間設置絕緣軌縫及單向導通裝置，限制鋼軌電流通過庫內鋼軌泄漏。

車輛基地面積較大且線路集中密集。根據客觀工程狀況，通過設置增加多個回流點，達到牽引電流就近回流，這樣可以起到限制鋼軌電流泄漏的作用。

（3）減小回流電阻。

鋼軌采用60kg/km重軌，且焊接為無縫長鋼軌，若采用短鋼軌，用魚尾板螺栓連接，則兩根鋼軌之間必須加連接一根截面為150mm2以上的絕緣銅電纜。車輛基地內線路密集，通過均流電纜的適當設置，可以使鋼軌電流均勻分布，降低鋼軌電位，達到減小鋼軌電流泄漏的作用。

（4）加強金屬管線自身防護能力。

車輛基地雜散電流防護能力比較弱、條件差，對車輛基地內及其附近機電設備及金屬管線采取必要的措施，這樣能大大提高對雜散電流腐蝕的防護等級，堵住了雜散電流通過金屬管線向車輛基地外泄漏。

2 僑城東車輛段雜散電流防護方案

僑城東車輛段總占地面積約為24.1公頃，為保護上蓋及車輛段建筑本體安全，對雜散更應加強防護，同時應考慮監測及排流措施。

2.1 回流系統設置

負回流系統通過采用上一章節的常規防護措施，增設均回流電纜、絕緣節及單向導通裝置減小回流縱向電阻，即采取以防為主的措施，從源頭減少雜散電流泄漏。根據接觸網分段情況，分別在出入段線、試車線、聯合檢修庫、運用庫區域設置回流箱，并通過回流電纜接至車輛段牽引變電所。

（1）出入段線與正線間、聯合檢修庫內線路與庫外線路之間、運用庫庫內與庫外線路之間、電化線路與非電化線路之間、電化線路盡頭等設絕緣軌縫，并在出入段線與正線間、聯合檢修庫內線路與庫外線路之間、運用庫庫內與庫外線路之間軌縫處設置單向導通裝置。

（2）電化線路區域根據規模大小設置均流電纜。

（3）運用庫根據規模大小，就近設置鋼軌電位限制裝置。

2.2 雜散電流收集網及監測系統設置

以排為輔助，加強監測體現在雜散電流收集網與監測系統的設置。隨著運營時間的延長，不可避免產生雜散電流泄漏，通過設置收集網、排流柜和監測系統，可根據收集網鋼筋極化電位監測結果啟動排流，提供雜散電流返回變電所負極的金屬通路，以防止雜散電流向外泄漏。

2.2.1 鋼筋網方案

僑城東車輛段根據道床型式，收集網方案如下：（1）運用庫采用整體道床，將整體道床鋼筋焊接成電氣貫通，形成雜散電流收集網。（2）停車列檢庫采用柱式檢查坑道床型式，將立柱結構鋼筋與主體結構鋼筋焊接，形成主體結構鋼筋網。（3）聯合檢修庫采用壁式檢查坑道床型式，將立柱結構鋼筋與主體結構鋼筋焊接，形成主體結構鋼筋網。（4）工程車庫采用壁式檢查坑道床型式，將檢查坑鋼筋與主體結構鋼筋焊接，形成主體結構鋼筋網。（5）庫外采用碎石道床，無法做收集網。

上述鋼筋網之間互相獨立，電氣不貫通。

整體道床、柱式檢查坑及壁式檢查坑的鋼筋焊接示意圖如圖1、圖2、圖3所示。

2.2.2 監測系統方案

在收集網與鋼筋網設置測試端子、參比電極，將其納入監測系統，監測鋼筋腐蝕情況，收集網同時設置排流端子，通過排流電纜連接排流端子與變電所排流柜，根據監測系統監測數據進行排流。實際工程設計中，為了加強雜散電流的防護，主體結構鋼筋網預留排流端子，后期根據監測系統監測數據具備接入排流系統的條件。

車輛段采用集中式監測方案，雜散電流監測系統由設置在庫內的測量端子、參比電極、智能傳感器和設置在變電所的監測裝置組成。雜散電流監測信息從如下監測點采集：（1）整體道床結構鋼筋測量端子。（2）車輛段主體結構鋼筋測量端子。（3）參比電極。（4）走行軌。在各個監測點，參比電極和測量端子通過控制電纜接至智能傳感器，智能傳感器通過通信電纜連接到車輛段變電所內的監測裝置，監測裝置通過通信接口與變電所綜合自動化通信，由其將處理和統計后的數據經由綜合監控網絡集成至NOCC的SCADA，由SCADA對監測信息進行匯總處理，以方便供電維護人員在辦公室內直接查詢道床及主體結構鋼筋極化電位及其他各種統計信息，并可打印各種管理報表。

車輛段監測系統圖見圖4。

3 結語

地鐵車輛基地，整體絕緣相對較差，運營環境復雜，管線較集中，成為雜散電流防護的薄弱環節，設置了上蓋物業的車輛基地，由于上蓋主體結構在軌道之間，更應加強防護。車輛基地雜散電流防護設計應遵循“以防為重點，以排為輔助，加強監測”的原則，即除了應做好常規的鋼軌絕緣、設置回流通路外，還需設置排流網及監測系統，對道床鋼筋及主體結構鋼筋進行監測，并根據監測結果將排流柜投入運行，減少雜散電流的擴散。

參考文獻

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