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城市轨道交通设施杂散电流防护研究

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摘要:随着城市化水平的不断提高,轨道交通在城市基础设施中扮演着关键角色,但是由于其运行会产生一定的杂散电流,进而导致各种建筑设备等金属物体产生电化学腐蚀,最终对其使用性能及安全性能产生较大的影响。所以为了确保城市安全稳定的发展,有必要加强对轨道交通中产生的杂散电流采取科学合理的防护手段。本文简单介绍了杂散电流的产生机理及危害,同时论述了杂散电流防护技术措施和杂散电流的监测,希望可以对相关工作的开展提供帮助。

关键词:城市轨道交通;杂散电流;机理危害;措施;监测

1杂散电流的产生机理及危害

杂散电流本质上可以被认为是一种有害电流,通常产生于轨道运输电力牵引系统、应急保护系统以及高压输变电系统。现阶段我国的列车牵引动力系统通常使用的是直流供电,其电压一般为DC750V或DC1500V。以电力为驱动动力,牵引系统通过变电所来向列车进行电能的传输,列车通过走行轨实现回流。直流供电系统因为其走行轨自身存在一定的电阻,而且还无法做到完全绝缘,所以当回流电流流过走行轨时,其会出现一定的电压下降,进而形成一定的电压差,这会造成某一部分电流泄漏到土壤,通常该电流被称作杂散电流。一般来说,杂散电流具备一定的集中特点,如果出现砸散电流流过时,会通过某些金属管件而流至回流点,然后通过土壤重新进入回流轨。所以说回流轨附近的导电物体会在杂散电流的作用下出现较剧烈的电解腐蚀,进而被破坏了原有的金属结构和性能,严重缩短了其使用周期。如果杂散电流和某些电气装置相连,还会造成装置的电位提高,进而使得该设备无法正常使用,甚至还会影响到人的生命安全。在具体的操作过程中,如果砸散电流有较大幅度的提升,将会使得钢轨电位产生改变,进而可能会导致电位异常,这对轨道交通的安全行驶是十分不利的。

2杂散电流防护技术措施

2.1限制杂散电流产生的方法

2.1.1降低回流系统阻抗通常来说,城市轨道交通的列车一般所采用的是长轨,通过焊接的方法将其连接成一个整体,而且具有一定的连续性,这样能够有效降低回流阻抗。一般行车区域可能采取短轨的方式进行连接,连接方式多采用鱼尾板螺栓,这时要在两个短轨之间用铜芯电缆进行有效连接,确保其具有通畅的电气连接性,避免产生较大的电位差,从而使得钢轨电阻较小。一般针对道岔跳线多使用双连接线,这样能够确保连接端的稳定性,使得接头电阻小于钢轨电阻。

2.1.2增大钢轨泄漏过渡电阻列车的出行轨道多使用绝缘法进行安装,无论是轨道和轨枕还是扣件和轨枕之间都可以进行绝缘化处理,从而有效提高整个钢轨对于大地的绝缘能力,避免钢轨出现电流泄漏的现象。另外还要确保整个轨道交通形成中的清洁、干燥。可以考虑在车站和U形槽、桥梁和车场等区域范围内加装一定的排水设备,从而使得钢轨泄漏电阻增加,避免杂散电流的传播。

2.2正线杂散电流腐蚀防护方法

2.2.1设置杂散电流主收集监测网在开展对杂散电流的防护工作过程中,有关单位能够通过整体道床、结构钢筋的稳定电气连接来实现杂散电流的监测网。整体道床一般都是通过钢筋网浇筑成型,能够将整个结构轨道网进行稳定连接,确保电器连接的稳定性,进而实现杂散电流主收集监测网,避免杂散电流对道床内结构钢筋产生电化学腐蚀,也能够阻止杂散电流进行传播。另外要强调的是,收集监测网一定要具备截面要求。一般针对轨道高架范围,可以采取承轨台或者带减震垫的整体道床。这种形成稳定一体的结构钢轨将会有着比较稳定的电气连接,从而有利于杂散电流主收集监测网的形成,对于结构钢筋还能够起到一定的保护作用。

2.2.2设置杂散电流辅助监测网前文说到通过形成稳定的结构来实现杂散电流组收集监测网,而通过地下车站结构钢筋的稳定连接则可以实现辅助收集网。一般在地下和地面范围时,通过车站、隧道以及U形槽来形成相对稳定的电气连接,进而实现辅助监测网。如果是在高架桥轨道区域,则可以通过焊接的方法来实现辅助监测网,进而减少各大导电结构及设备受到杂散电流的影响,同时也能够避免杂散电流再进一步向外发生扩散。

2.3通信信号系统设备的防护

通信信号设备在整个轨道交通的运行过程中具有关键作用,任何相关通信设备的外壳一定要和接地扁钢进行稳定连接,同时还不可以和钢轨有电气连接,进而保证整个通信系统的稳定运行,同时还要保证和道床或者主体结构钢筋之间进行彻底绝缘。在对轨道内部的其他设备进行安装时,也要注意和结构钢筋的绝缘性,确保其接地装置稳定可靠。

3杂散电流腐蚀的监测

一般在开展杂散电流的防护工作时都会要求加强对砸散电流腐蚀的有效监测,从而能够及时的做到预防,这也是目前工作的主要核心。结合现代化的技术、新型材料的普及以及加工工艺水平的不断提高,越来越多的学者开始对排流设计进行了更加深入的研究,所以还应加强对于在杂散电流监测方面的有效研究。杂散电流监测系统能够更加精准的为轨道交通的安全运行提供可靠的数据参考,同时还有助于后期维护和保养工作的开展。因为杂散电流无法直接进行测量,一般工作人员多采用间接测量的方法即测量极化电压来确定杂散电流对电气设备的破坏情况。如果相关电气设备表面产生的泄漏电流越多,则其受杂散电流的影响也就越大,所以能够利用测量电气结构体表面产生泄漏电流的密度来确定腐蚀程度。但因为在具体应用过程中电流密度也无法准确的进行直接测量,只能利用测量结构件电位极化所产生的偏移来确定电流泄漏的密度。

4结束语

综上所述,杂散电流对于轨道交通设施而言是一种有害电流,所以应加强对杂散电流的有效防护。通过采取科学合理的防护手段来有效保证城市轨道交通的安全稳定运行。

参考文献:

[1]谭建红,张胜涛,曹阿林等.土壤环境中钢的杂散电流腐蚀研究[J].材料导报,2011,25(02):107-110.

[2]吴祥祖,张庆贺,高位平.地铁杂散电流产生机理及其防护措施[J].建筑安全,2003(05):28-30.

[3]刘拥政.地铁杂散电流防护系统故障原因及对策[J].城市轨道交通研究,2010(07):79-81.

作者:岳世岩 单位:中国电建市政建设集团有限公司

城市轨道交通设施杂散电流防护研究责任编辑:张雨    阅读:人次