地鐵車輛基地雜散電流腐蝕防護(hù)工程設(shè)計(jì)

陳霞

摘 要：城市軌道交通工程采用直流牽引供電系統(tǒng)，通過(guò)鋼軌進(jìn)行回流，鑒于走行軌不能完全絕緣于道床結(jié)構(gòu)，因此存在雜散電流泄漏。雜散電流容易對(duì)土建結(jié)構(gòu)鋼筋以及設(shè)備金屬外殼和地下金屬管線產(chǎn)生腐蝕。車輛基地埋地管線、上蓋物業(yè)開(kāi)發(fā)相對(duì)集中，整體絕緣相對(duì)較差，因此，車輛基地是雜散電流防護(hù)的薄弱環(huán)節(jié)。目前，場(chǎng)段中為了減小雜散電流影響，采取了設(shè)置單向?qū)ㄑb置、分區(qū)回流、設(shè)置均流電纜減小回流電阻等措施，但雜散電流問(wèn)題依然突出。本文以深圳九號(hào)線僑城東車輛段為例，提出雜散電流設(shè)計(jì)需遵循“以防為重點(diǎn)，以排為輔助，加強(qiáng)結(jié)合”的原則，除了做好常規(guī)軌道絕緣、加強(qiáng)回流通路等措施，還應(yīng)設(shè)置收集網(wǎng)、排流柜，并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通 車輛基地 雜散電流防護(hù) 收集網(wǎng) 雜散電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：U231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）01（a）-0068-02

城市軌道交通工程牽引供電系統(tǒng)主要采用以走行軌為回流通路的直流牽引供電系統(tǒng)，由于運(yùn)營(yíng)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)及其他方面的限制，走行軌不能完全絕緣于道床結(jié)構(gòu)，因此牽引回流電流不可避免地經(jīng)走行軌向道床及其他結(jié)構(gòu)泄漏產(chǎn)生雜散電流。雜散電流對(duì)土建結(jié)構(gòu)鋼筋、設(shè)備金屬外殼及地下金屬管線產(chǎn)生腐蝕。腐蝕主要存在以下三方面危害：一是造成對(duì)軌道交通主體結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕，影響其使用壽命與安全；二是對(duì)軌道交通金屬管線腐蝕，直接影響交通軌道的營(yíng)運(yùn)安全，這樣增加了運(yùn)營(yíng)方面成本；三是對(duì)軌道交通沿線城市公用管線或結(jié)構(gòu)鋼筋產(chǎn)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(shè)施的安全及壽命。車輛基地是雜散電流防護(hù)的薄弱短板地方，雜散電流問(wèn)題相對(duì)突出。本文以深圳九號(hào)線僑城東車輛段為例，提出雜散電流防護(hù)方案，為國(guó)內(nèi)城市軌道交通車輛基地的雜散電流防護(hù)設(shè)計(jì)提供參考。

1 車輛基地雜散電流防護(hù)常規(guī)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(qiáng)軌道對(duì)道床絕緣，以減少鋼軌泄漏電流。鋼軌與道床間泄漏電阻應(yīng)不小于15·km。道岔采用絕緣扣件。道岔轉(zhuǎn)轍裝置的控制電纜的金屬外鎧裝與道岔本體之間應(yīng)具有絕緣措施。

（2）分區(qū)回流。

通過(guò)在車輛基地與正線間設(shè)置絕緣軌縫及單向?qū)ㄑb置，限制正線區(qū)段鋼軌電流通過(guò)車輛基地鋼軌回流，使車輛基地內(nèi)部雜散電流降低了泄漏水平。同理，車輛基地庫(kù)內(nèi)外線路間設(shè)置絕緣軌縫及單向?qū)ㄑb置，限制鋼軌電流通過(guò)庫(kù)內(nèi)鋼軌泄漏。

車輛基地面積較大且線路集中密集。根據(jù)客觀工程狀況，通過(guò)設(shè)置增加多個(gè)回流點(diǎn)，達(dá)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(wú)縫長(zhǎng)鋼軌，若采用短鋼軌，用魚(yú)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(nèi)線路密集，通過(guò)均流電纜的適當(dāng)設(shè)置，可以使鋼軌電流均勻分布，降低鋼軌電位，達(dá)到減小鋼軌電流泄漏的作用。

（4）加強(qiáng)金屬管線自身防護(hù)能力。

車輛基地雜散電流防護(hù)能力比較弱、條件差，對(duì)車輛基地內(nèi)及其附近機(jī)電設(shè)備及金屬管線采取必要的措施，這樣能大大提高對(duì)雜散電流腐蝕的防護(hù)等級(jí)，堵住了雜散電流通過(guò)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(hù)方案

僑城東車輛段總占地面積約為24.1公頃，為保護(hù)上蓋及車輛段建筑本體安全，對(duì)雜散更應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)，同時(shí)應(yīng)考慮監(jiān)測(cè)及排流措施。

2.1 回流系統(tǒng)設(shè)置

負(fù)回流系統(tǒng)通過(guò)采用上一章節(jié)的常規(guī)防護(hù)措施，增設(shè)均回流電纜、絕緣節(jié)及單向?qū)ㄑb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(jù)接觸網(wǎng)分段情況，分別在出入段線、試車線、聯(lián)合檢修庫(kù)、運(yùn)用庫(kù)區(qū)域設(shè)置回流箱，并通過(guò)回流電纜接至車輛段牽引變電所。

（1）出入段線與正線間、聯(lián)合檢修庫(kù)內(nèi)線路與庫(kù)外線路之間、運(yùn)用庫(kù)庫(kù)內(nèi)與庫(kù)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(shè)絕緣軌縫，并在出入段線與正線間、聯(lián)合檢修庫(kù)內(nèi)線路與庫(kù)外線路之間、運(yùn)用庫(kù)庫(kù)內(nèi)與庫(kù)外線路之間軌縫處設(shè)置單向?qū)ㄑb置。

（2）電化線路區(qū)域根據(jù)規(guī)模大小設(shè)置均流電纜。

（3）運(yùn)用庫(kù)根據(jù)規(guī)模大小，就近設(shè)置鋼軌電位限制裝置。

2.2 雜散電流收集網(wǎng)及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)置

以排為輔助，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)體現(xiàn)在雜散電流收集網(wǎng)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)置。隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間的延長(zhǎng)，不可避免產(chǎn)生雜散電流泄漏，通過(guò)設(shè)置收集網(wǎng)、排流柜和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可根據(jù)收集網(wǎng)鋼筋極化電位監(jiān)測(cè)結(jié)果啟動(dòng)排流，提供雜散電流返回變電所負(fù)極的金屬通路，以防止雜散電流向外泄漏。

2.2.1 鋼筋網(wǎng)方案

僑城東車輛段根據(jù)道床型式，收集網(wǎng)方案如下：（1）運(yùn)用庫(kù)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(wǎng)。（2）停車列檢庫(kù)采用柱式檢查坑道床型式，將立柱結(jié)構(gòu)鋼筋與主體結(jié)構(gòu)鋼筋焊接，形成主體結(jié)構(gòu)鋼筋網(wǎng)。（3）聯(lián)合檢修庫(kù)采用壁式檢查坑道床型式，將立柱結(jié)構(gòu)鋼筋與主體結(jié)構(gòu)鋼筋焊接，形成主體結(jié)構(gòu)鋼筋網(wǎng)。（4）工程車庫(kù)采用壁式檢查坑道床型式，將檢查坑鋼筋與主體結(jié)構(gòu)鋼筋焊接，形成主體結(jié)構(gòu)鋼筋網(wǎng)。（5）庫(kù)外采用碎石道床，無(wú)法做收集網(wǎng)。

上述鋼筋網(wǎng)之間互相獨(dú)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(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案

在收集網(wǎng)與鋼筋網(wǎng)設(shè)置測(cè)試端子、參比電極，將其納入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)鋼筋腐蝕情況，收集網(wǎng)同時(shí)設(shè)置排流端子，通過(guò)排流電纜連接排流端子與變電所排流柜，根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行排流。實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，為了加強(qiáng)雜散電流的防護(hù)，主體結(jié)構(gòu)鋼筋網(wǎng)預(yù)留排流端子，后期根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具備接入排流系統(tǒng)的條件。

車輛段采用集中式監(jiān)測(cè)方案，雜散電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由設(shè)置在庫(kù)內(nèi)的測(cè)量端子、參比電極、智能傳感器和設(shè)置在變電所的監(jiān)測(cè)裝置組成。雜散電流監(jiān)測(cè)信息從如下監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集：（1）整體道床結(jié)構(gòu)鋼筋測(cè)量端子。（2）車輛段主體結(jié)構(gòu)鋼筋測(cè)量端子。（3）參比電極。（4）走行軌。在各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，參比電極和測(cè)量端子通過(guò)控制電纜接至智能傳感器，智能傳感器通過(guò)通信電纜連接到車輛段變電所內(nèi)的監(jiān)測(cè)裝置，監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)通信接口與變電所綜合自動(dòng)化通信，由其將處理和統(tǒng)計(jì)后的數(shù)據(jù)經(jīng)由綜合監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)集成至NOCC的SCADA，由SCADA對(duì)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行匯總處理，以方便供電維護(hù)人員在辦公室內(nèi)直接查詢道床及主體結(jié)構(gòu)鋼筋極化電位及其他各種統(tǒng)計(jì)信息，并可打印各種管理報(bào)表。

車輛段監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖見(jiàn)圖4。

3 結(jié)語(yǔ)

地鐵車輛基地，整體絕緣相對(duì)較差，運(yùn)營(yíng)環(huán)境復(fù)雜，管線較集中，成為雜散電流防護(hù)的薄弱環(huán)節(jié)，設(shè)置了上蓋物業(yè)的車輛基地，由于上蓋主體結(jié)構(gòu)在軌道之間，更應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)。車輛基地雜散電流防護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“以防為重點(diǎn)，以排為輔助，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)”的原則，即除了應(yīng)做好常規(guī)的鋼軌絕緣、設(shè)置回流通路外，還需設(shè)置排流網(wǎng)及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)道床鋼筋及主體結(jié)構(gòu)鋼筋進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果將排流柜投入運(yùn)行，減少雜散電流的擴(kuò)散。

參考文獻(xiàn)

[1] CJJ 49-92，地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，1993.

[2] GB 50157-2013，地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2013.

[3] 黃曉靜.車輛段的雜散電流防護(hù)[J].電子測(cè)試，2015（2）.

[4] 許建國(guó).淺談雜散電流腐蝕機(jī)理及防護(hù)措施[J].鐵道機(jī)車車輛，2005，25（3）：61-64.