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1、杂散电流防护介绍介绍人：王立天天津电气化勘测设计研究院EDI,杂散电流的概念,OHL,RAIL,钢轨电位分布,阴极区,阴极区,阳极区,杂散电流的概念,阳极区,阴极区,阴极区,OHL,RAIL,道床钢筋,隧道钢筋,杂散电流对金属电化学腐蚀的原理,电介质,Fe,电流进入,电流进入,Fe3+,Fe2+,水泥的介质特点,水泥是硅酸盐其电阻率与其含水分多少有关当湿度大时：体积电阻率=1当湿度小时：体积电阻率=1000000000所以控制隧道内漏水是杂散电流的主要措施。,水泥的介质特点,对于湿度较大土壤：0.1V对与中等湿度的混凝土:我国标准：0.5V广州试验：V腐蚀的钝化状态：=0.6mA/dm2当电流
2、从金属流出的密度小到以定程度时，金属-水泥发生电化学反映，生成高电阻率介质附在金属表面，其道阻止杂散电流继续对金属的腐蚀作用。,钢筋,钝化层,杂散电流防护的基本原理,英美苏派欧洲大陆派我国标准目前已落伍，来源与前苏联目前欧洲标准是发展、统一的方向,杂散电流防护的基本原理,共同点：轨道要求绝缘、减少钢轨电阻、道床收集网不同点：内部钢轨隔离措施、排流措施隧道、杂散电流收集网 基本原理：进入设施内部电流的数量与地下设施金属与地铁线路平行的长度的平方成正比。,杂散电流防护的基本措施,杂散电流防护系统对地铁设施采取的措施从其作用上来讲是有主次分的，一方面是主要措施，是从根本上减少从钢轨上泄漏电流、直接减
3、少对钢轨及结构钢筋腐蚀的措施，另一方面是辅助、备用措施，是从腐蚀程度上缓解、在主要措施作用降低时备用措施起到缓解用的措施。主要措施包括：加大钢轨对的泄漏电阻的措施如：在钢轨下加绝缘垫、采用绝缘扣件、与钢轨连接电缆需对地绝缘、电化区段钢轨与非电化区段钢轨隔离等。减小钢轨纵向电阻的措施如：在钢轨缝需要铜电缆连接、采用重型钢轨、钢轨纵向间焊接电阻大小要求、均流线连接等道床杂散电流收集网指利用道床内部本身的钢筋网，在电气上焊接成网，对收集网纵向电阻有一定要求，从而控制杂散电流从钢筋网上溢出密度使电气腐蚀控制在钝化状态。,杂散电流防护的基本原理,辅助、备用措施包括：内部钢轨隔离措施如：地上与地下钢轨之间
4、绝缘结、珠江隧道处绝缘结、车辆段钢轨与正线隔离等。排流措施指使用排流柜，排流柜的使用有其负作用，使区间钢轨地位上升，杂散电流总量加大，只在主要措施“钢轨对的泄漏电阻措施”年久降低时，为了保护结构钢筋不受腐蚀采用的措施，以增加钢轨腐蚀为代价。隧道杂散电流收集网在道床排流网起作用保证道床钢筋在钝化腐蚀状态时，隧道杂散电流收集网作用较小，在杂散电流较大时可防止电流扩散到地铁系统外部及保护隧道钢筋电化腐蚀控制在电化状态。,排流柜的防护作用-双刃剑,排流柜工作时的钢轨电位,排流柜不工作时的钢轨电位,杂散电流防护设计的方法,关于杂散电流收集网截面的大小计算-类似于供电计算EU标准供电模拟列出运行模拟-牵引
5、计算运行图模拟全线列车运行扫描钢轨、道床钢筋收集网、隧道钢筋收集网电位计算校验钢筋收集网电位,钢筋收集网截面计算流程,列车运行模拟：电流、时间、地点,运行图模拟,建立供电网络数学模型,扫描全线列车位置、电流,选择钢筋截面,计算该时间钢轨、道床钢筋、隧道钢筋电位,高峰小时起点,下一时间点,计算到时间终点了吗？,统计计算该时间全线各点钢轨、道床钢筋、隧道钢筋电位,YES,钢筋电位是否在控制范围？,No,No,STOP,YES,节点法数学模型及原理介绍,1,2,m,V1k-1,V2k-1,Vmk-1,V1k,V2k,Vmk,V1k+1,V2k+1,Vmk+1,Gmk,K,K-1,K+1,i1k+1,
6、i1k,i2k+1,i2k,imk+1,imk,参考电极的类型,硫酸铜(液态)优点：精确缺点：使用寿命短(10年)、漏液锌(固体)优点：使用寿命长(20年)缺点：不精确氧化钼(胶体)使用寿命长、精确,硫酸铜参考电极,氧化钼参考电极,杂散电流防护设计原则,目标尽量减少杂散电流，使杂散电流防腐蚀设计在轻轨系统运营年内结构不受影响。安全原则运行人员及旅客安全设备安全接地标准我国标准CJJ49-92参照欧洲及德国标准,杂散电流防护的主要措施,堵 减小回流系统纵向电阻杂散电流收集网系统杂散电流监测系统接地系统对各专业要求（接口）,一.堵,隔离、控制所有可能的杂散电流泄漏途径，减少杂散电流进入轻轨的主体结
7、构、设备及可能与其相关的设施。主要措施：1.钢轨与道床及高架桥采取绝缘措施，采用绝缘扣件及绝缘垫，使Rt=15.Ohm.kM2.高架桥梁与桥墩采取绝缘措施。3.回流系统的隔离：正线与停车场、车辆段间钢轨绝缘。车辆段、停车场不同区域钢轨间的绝缘隔离。,高架:钢轨绝缘及高架桥梁与桥墩绝缘隔离,橡胶垫绝缘垫绝缘螺套,1,3,2,二.减少钢轨纵向电阻,采用60kg/km钢轨.车站采用均流线停车场.车辆段的均流线,正线区段均流线连接示意图,停车场回流及均流线设置示意图,车辆段负回流系统图,三.杂散电流收集网系统,杂散电流从钢轨泄漏遇到的第一层电阻较小的通路为道床结构钢筋或桥梁结构钢筋,将这些结构钢筋焊接
8、或具有一定截面的均匀分布的金属网.杂散电流收集网能将一半以上杂散电流收集在收集网内,因 杂散电流总是走最小的电阻通路,收集网减少了 杂散电流继续向城市设施泄漏的数量.应对 杂散电流的截面有一定的要求,以保护收集网本身.,安装排流柜时钢轨纵向电压曲线,道床收集网,5m,5m,5m,5m,收集网纵向钢筋,收集网横向钢筋,焊点,高架桥中收集网,桥墩,铜排连接端子,被选择为收集网的结构钢筋,绝缘橡胶垫,95mm 电缆,2,5m,5m,5m,伸缩缝,收集网,隧道：钢轨绝缘及高架桥梁与桥墩绝缘隔离,3,2,排水沟,道床收集网,隧道收集网,杂散电流监测系统,设计完备的杂散电流监测系统,为运营维护提供依据.杂
9、散电流的监测系统为自动测量系统,采用微机综合测试装置,将沿线收集网钢筋电位进行自动测量并自动统计结果.收集网钢筋为主要监测对象.辅助测量桥墩钢筋腐蚀电位.,参考电极测试原理,测试盒,CuSO4参考 电极,收集网,微机综合测试装置1：以区间为单位,测试箱,采集箱,微机,参考电极,测量端子,收集网,微机综合测试装置2：以全线为单位为单位,端子箱,微机,参考电极,测量端子,收集网,采集、发送箱,采集、发送箱,车站及区间测试点设置,250m,250m,250m,100m,100m,250m,250m,250m,测试电缆,测试点,区间,测试箱,车站,区间,接地系统,全线通过电缆金属铠及接地扁钢形成统一地网.每个车站设地网 R=0.5ohm沿线各系统设备.即接触网断线可能搭到的设备应接地.各车站安装钢轨电位限制装置,以保证旅客安全.运营人员较多区域,如检修库.停车库钢轨应接地,接地钢轨与其他钢轨应绝缘隔离.当杂散电流设计与接地设计发生矛盾时,优先考虑接地的设计.,全线接地系统图,V,V,PE,PE,接触网,接触网架空地线,PE,绝缘法安装,电缆外铠,钢轨电位限制装置,杂散电流收集网,电缆支架上的接地扁钢,通信或信号箱,牵引所,降压所,
