杂散电流设备.docx
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杂散电流设备
杂散电流防护设备简介及运行情况
一、概述
在城市轨道交通等直流电气化轨道运输系统中以轨道作为回流导体,由于钢轨不可能对地完全绝缘,而且回流钢轨存在电压降,因而导致一部分负荷电流,从钢轨流到轨枕和道床及地下钢轨等金属设施中去,这部分电流,就是杂散电流。
由于杂散电流的产生以及它对地下金属的电腐蚀效应,使对线路以及周围设施的金属构件构成了一定的威胁。
这种电腐蚀总是发生在离子导电电流流出金属结构的地方,既发生在金属与电解质存在的阳极区,杂散电流的阳极电腐蚀对金属的破坏相当严重。
能引起水管穿孔漏水、锈蚀、电缆挂钩打火、道钉生锈断裂等,导致地铁设施的使用寿命降低,造成严重的经济损失。
地铁杂散电流防护措施主要是以堵为主、以排为辅、加强监测、防止外泄。
增加钢轨与轨枕间的绝缘,加接均回流电缆,减小回流时的钢轨电阻,铺设排流网安装排流柜,采用极性排流措施,加强监测,及时发现和预判腐蚀区域的产生。
二、杂散电流防护设备设施
上海地铁杂散电流防护设备设施基本有二种,一是以较早运行线路为主的。
如上海地铁1号线、2号线、4号线等,通过站台参比电极对站台结构钢筋、区间参比电极对区间轨壁结构钢筋、钢轨对结构钢筋、排流等引出端子电缆线,分别连接到站台四个杂散电流测量箱中,用移动数据采集器来测量杂散电流数据,把收集来的杂散电流数据进行分析。
排流柜作为杂散电流主要设备之一,安装于牵引变电所内,排流柜的一端接负极柜内的负回流母排上,另一端通过排流电缆、排流二级管连接到隧道区间道床排流网引出端子。
使排流网内的电流通过排流柜单向回流到牵引变电所内的负极柜内负回流母排上,把泄漏的杂散电流通过区间道床排流网、排流柜流回到牵引变电所的负极柜内,以减少杂散电流对结构钢筋的腐蚀。
二是以新运行线路为主的,如9号线、10号线等,它采用的是站台参比电极对站台结构钢筋、区间参比电极对区间轨壁结构钢筋、参比电极对道床结构钢筋、钢轨对结构钢筋、排流等引出线。
通过区间隧道传感器、信号转接器、站内杂散电流监测装置、上位机PC电脑等一些设备来监测杂散电流泄漏情况。
传感器是把测量到的杂散电流数据由模拟量转换为数字量,信号转接器把散电流数字量数据集中向上传输。
站内杂散电流监测装置、上位机PC电脑可以显示:
钢轨对整体道床结构钢筋电压分布情况;钢轨对梁体结构钢筋电压分布情况;道床结构钢筋对参比电极的电位变化情况;梁体结构钢筋对参比电极的电位变化情况;每半小时结构钢筋极化电压的平均值;整体道床和梁体结构钢筋电压最大值;各个供电区间轨道对结构钢筋的过渡电阻值的过渡电阻。
参比电极本体电位定时校正。
并按系统自己的计算值来调整排流柜的排流电流。
智能排流柜主要通过柜内检测控制器来检测各排流支路电流、电压,快速熔断器的工作状态、参比电极与排流网电压,向IGBT提供驱动信号来控制排流电流,提供RS485通信信号至杂散电流监测装置,当有某个支路快熔发生损坏时,柜面门板故障指示灯被点亮。
单向导通装置基本安装在停车场内,其目的是尽量减少杂散电流的存在及其危害,并单向分隔钢轨两个不同负回流系统的设备,能有效降低停车场和检修库的钢轨电位。
它是保护停车场和检修库检修人员安全的主要设备,一般在无故障情况下单向导通装置是分闸状态。
三、杂散电流防护设备设运行情况
较早运行线路的,采用移动数据采集器ZF-10来测量杂散电流数据,把站台四个杂散电流测量箱中收集来的杂散电流数据进行分析,每半年或一年收集数据一次,因部分参比电极由于超年限(使用期10年)因此无法正常监测杂散电流。
排流柜通过限流电阻切换,可以切换不同的排流电流挡,1号线排流电流分为五挡(0A、25A、50A、75A、100A)通过手动切换电流挡,现投入切换挡为100A。
2号线排流电流分为六挡(25A、33.3A、50A、100A、150A、∞A)通过手动切换电流挡,现投入切换挡为25A。
3号线无排流柜。
4号线、8号线排流柜内因无限流电阻,排流电流为∞A,所以常有排流熔丝(200A)熔断情况发生。
新运行线路9号线、10号线等通过杂散电流监测装置区间隧道的传感器、信号转接器组成监测网络,收集传感器的监测数据,并完成相应参数的计算,保存历史数据,并可向上传数据。
装置具有键盘整定功能,可实现全面的人机对话功能,屏幕液晶显示器显示信息方便现场操作。
但有些线路因使用年限长,软件无法及时更新和升级。
如3号线二期、9号线一期等站内杂散电流监测装置、上位机PC电脑经常发生死机现象,无法正常运行。
新运行线路中,2号线东延伸、西西延伸、7号线、9号线、10号线安装的氧化钼参比电极,大部份氧化钼参比电极,因环境和其它原因,不能正常监测结构钢筋电位。
由徐州和纬信电科技有限公司的区间隧道内安装的传感器和信号转接器,部分传感器和信号转接器无220V交流电源供电而不能正常工作。
站内的杂散电流监测装置、上位机PC电脑无杂散电流设备设施的系统软件和安装及调试的使用方法。
智能排流柜主要通过柜内检测控制器来检测各排流支路电流、参比电极与排流网电压来计算排流电流。
具体怎样计算排流电流、流量控制、调整排流电流和检测方案无具体说明。
2号线东延伸、西西延伸、7号线排流柜CCPL-2由天津长城加洲电器厂生产,其排流柜内的限流电阻太小(只有20A),目前该排流柜的限流电阻已全部烧毁,使排流柜不能正常运行。
区间道床排流网是疏导杂散电流的主要设备,在建设运行期间,区间道床排流网连接跳线和铜排端子偷盗缺损严重,特别是9号线一期基本已全部被偷盗,直接影响杂散电流的疏导作用。
单向导通装置的正常运行,直接影响到停车场和检修库检修人员的安全,在检查停车场单向导通装置时,发现有一部分停车场内负回流电缆接错。
如富锦路停车场牵引负回流电缆接正线钢轨端,正确的应接在停车场钢轨端。
北翟路停车场、江杨北路停车场、蒲汇塘停车场、牵引负回流电缆接停车库内端钢轨,正确的应接在停车库外钢轨端。
四、对新建线路的杂散电流设备建议
变电检修部杂散电流组对现线路杂散电流设备比较,认为以1号线、2号线等运行较早线路的杂散电流设备具有操作简便、维护保养简单、设备成本低,其杂散电流数据以图形直角坐标形式,直观、简易、易懂等优点,同时杂散电流数采集可以根据现场要求设定杂散电流数采集的间隔时间。
参比电极是测量杂散电流泄露的重要设备,参比电极是否正常运行,直接影响到杂散电流测量的正确性。
在现场杂散电流测量中我们发现大部份氧化钼参比电极,因环境和其它原因,不能正常监测散电流泄露量,因此,建议采用硫酸铜参比电极,硫酸铜参比电极的稳定性和正确性大大高于氧化钼参比电极。
同时对道床排流网上的参比电极测量应予取消,无实质性意义。
由徐州和纬信电科技有限公司的智能排流柜不能设置排流柜的排流数值,没有设手动/自动挡。
在9号线三期13号线徐州和纬信电科技有限公司把排流接地端的限流电阻取消,会引起很大的排流电流,而且又没有取消限流电阻的试验性报告。
在新线建设中按“地铁杂散电流腐蚀防护技术规程”要求回流的地铁走行轨与隧洞主体结构(或大地)之间的过渡电阻值(按闭塞区间分段进行测量并换算为1km长度的电阻值),对于新建线路不应小于15Ω·km,对于运行线路不应小于3Ω·km。
但在实际施工中,施工方没有提交相关数据,同时对于运行中的线路,如要测量1km长度走行轨的过渡电阻值,需要工务、通号公司配合,而且工作量非常大难以实施。
五、2012年杂散电流测量情况
杂散电流测量设备ZF-10杂散电流数据采集器,杂散电流测量时段为24小时一个时段,每5秒采集一个杂散电流数据,一个ZF-10杂散电流数据采集器可同时采集4个参比电极数据。
1号线杂散电流测量参比电极数据274个;2号线杂散电流测量参比电极数据418个;3号线杂散电流测量参比电极数据38个;4号线杂散电流测量参比电极数据240个;7号线杂散电流测量参比电极数据512个;8号线杂散电流测量参比电极数据272个;根据“地铁杂散电流腐蚀防护技术规程”的要求,杂散电流数据基本上符合正向偏值控制在500mV以内,有个别地方虽然正向偏值超过500mV,但按“地铁杂散电流腐蚀防护技术规程”的要求,每半个小时的平均值的计算也符合500mV以内。
以下为杂散电流测量超500mv的图标站名。
汶水路上行车头
8号线虹口上行车尾
2号线世纪公园上行车头
2号线世纪大道下行车尾
1号线中山北路上行车尾
1号线延长路
呼兰路上行车尾
变电检修部杂散电流组
2013年2月
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