城市轨道交通供电系统杂散电流检测与控制
城市轨道交通供电杂散电流。
排流网截面积计算<3>
杂散电流的分析计算<4>
各点泄漏的电流分别为
U n1 U1 U2 I t1 , It2 ,, I t ,n1 Rt1 Rt 2 Rt ,n1
6.3 杂散电流的危害
对地形成电位 加速金属物体的腐蚀 煤气管道的腐蚀穿孔造成煤气泄漏、隧 道内水管腐蚀穿孔而被迫更换等。同时也 对城市轨道交通沿线城市公用管线和结构 钢筋产生“杂散电流腐蚀”
表示杂散电流的参数<1>
轨道回路状态、路基情况、土壤电导率、 地下金属物体的位置与特点、列车运行图 等 随着城市轨道交通运营时间的推移，由于 受到不可避免的污染、潮湿、渗水、漏水 和高地应力作用等影响，使城市轨道交通 车站以及区间隧道中的轨、地绝缘性能降 低或先期防护措施失效，势必增大由走行 轨泄漏到土壤介质中的杂散电流。
城市轨道交通供电
第6章 杂散电流
易东
西南交通大学电气工程学院
第6章 杂散电流
6.1 杂散电流分布的一般规律 6.2 杂散电流的分析计算 6.3 杂散电流的危害 6.4 杂散电流腐蚀机理 6.5 杂散电流防护原则 6.6 杂散电流防护措施分类 6.7 工程中适用的杂散电流防护措施 6.8 排流柜和单向导通装置的应用 6.9 杂散电流的监测方法
钝化防护
钝化防护是减少周围介质中杂散电流进入到地下 金属结构的保护方法 (1) 金属管线内外涂刷沥青等绝缘材料，既防化学 腐蚀，也防电化学腐蚀。 (2) 金属管线安装于素混凝土支墩上，减少与土壤 介质的接触。 (3) 在金属管线下穿地铁线路时，在金属管线与道 床间敷设绝缘膜。 (4) 保证包住结构钢筋的混凝土厚度。 (5) 金属管线采用绝缘法兰或绝缘短管分段。 (6) 电缆在支架上敷设时应具有绝缘垫层。
兰州地铁线路杂散电流监测与防护方案研究
兰州地铁线路杂散电流监测与防护方案研究兰州地铁线路杂散电流监测与防护方案研究随着兰州地铁的建设和运营，地铁线路杂散电流成为了一个重要的问题。
杂散电流是指在电气系统中，除正常工作电流外的一种异常电流，可能对系统的安全稳定运行造成影响。
本文将对兰州地铁线路的杂散电流进行监测与防护方案的研究。
首先，我们需要了解兰州地铁线路杂散电流的来源。
在地铁线路中，杂散电流主要来自于列车牵引系统和供电系统的互联互通。
列车在运行过程中通过牵引系统从供电系统获取电能，而供电系统则为列车提供电能。
在这个过程中，由于线路系统的复杂性和电流的传导特性，在高速运行和频繁起停的情况下，会产生一定量的杂散电流。
其次，针对兰州地铁线路的杂散电流问题，我们需要进行监测与评估。
通过在地铁线路中布置传感器，可以实时监测列车运行过程中的杂散电流。
监测系统应具备高精度、快速响应、稳定可靠的特点，能够准确获取杂散电流的波形、频率、幅值等参数。
同时，对监测数据进行分析和评估，可以了解杂散电流的变化规律和危害程度，为后续的防护方案提供科学依据。
基于对杂散电流的监测与评估，我们可以制定相应的防护方案。
主要包括以下几个方面：1. 提高供电系统和牵引系统的设计和运行标准。
通过优化设计和运行参数，减少或控制杂散电流的产生。
2. 完善绝缘措施。
对供电系统和牵引系统进行绝缘加固，有效降低杂散电流的传导和干扰。
3. 加强线路防护设施的建设。
在地铁线路的关键位置设置防护设施，如隔离器、滤波器等，用于分离和过滤杂散电流，确保正常电力运行。
4. 强化地铁线路的维护和检修。
定期对供电系统和牵引系统进行检查和维护，及时发现和修复存在的问题，防止杂散电流进一步扩散和影响。
5. 加强人员培训和意识普及。
通过培训地铁工作人员，提高他们对杂散电流的认识和防护意识，增加应对紧急情况的能力。
最后，对于兰州地铁线路杂散电流的监测与防护方案的研究，我们需要不断进行实践和改进。
在实际运营中，对监测数据进行分析和对比，及时调整防护方案，以保证地铁线路的安全运行。
城市轨道交通供电系统杂散电流检测与控制
7 4
2007 年 第 10 期
仪表技术与传感器
Instrument Technique and Sensor
2007 No110
城市轨道交通供电系统杂散电流检测与控制
李建民
(郑州铁路职业技术学院 ,河南郑州 450052)
摘要 :详细分析了杂散电流产生的原因 ,阐述了其危害 。指出杂散电流不仅对城市轨道交通系统本身 ,而且对市政设 施 、建筑等也危害很大 ,因此必须采取措施加以抑制和控制 。对杂散电流的测量原理进行了全面地分析 ,阐述了监测的方 法 ,在此基础上 ,研究了杂散电流系统监测的构成 ,最后提出了抑制和控制的措施 。 关键词 :杂散电流 ;监测 ;地铁 ;传感器 ;测量 中图分类号 :TP273 文献标识码 :B 文章编号 :1002 - 1841 (2007) 10 - 0073 - 03
(3) 对城市轨道隧道 、道床或其他建筑物的结构钢筋以及 附近的金属管线 (如电缆 、金属管件等) 造成电腐蚀 。如果这种 电腐蚀长期存在 ,将会严重损坏地铁附近的各种结构钢筋和地 下金属管线 ,破坏了结构钢的强度 ,降低了使用寿命 。 1 杂散电流腐蚀的监测 111 杂散电流监测原理
杂散电流难以直接测量 ,通常利用结构钢极化电压的测量 来判断结构钢筋是否受到杂散电流的腐蚀作用 。极化电压的 正向偏移平均值不应超过 015 V. 一般在电化学腐蚀测量中 ,测 量管 、地电位差的标准方法如图 4 所示 。
城市轨道交通供电系统杂散电流防护简介
城市轨道交通供电系统杂散电流防护简介摘要：城市轨道交通供电系统在城市轨道交通系统的作用举足轻重。
本文从城市轨道交通供电系统的功能、组成对城市轨道交通供电系统进行了简述。
在此基础上引出对城市轨道交通供电系统中杂散电流防护的研究，从杂散电流的形成、腐蚀原理和危害阐述了杂散电流防护的重要性，并提出杂散电流的防护原则，最后结合实际建设与运营提出杂散电流的防护措施。
关键词：城市轨道交通，供电系统，杂散电流防护一、城市轨道交通供电系统简述1、城市轨道交通供电系统组成城市轨道交通供电系统是城市电网的一个重要用户，按其功能的不同，它可划分为外部电源供电系统、主变电所或电源开闭所供电系统、牵引供电系统、动力照明供电系统、杂散电流腐蚀防护系统、电力监控系统六个部分。
其中，主变电所或电源开闭所供电系统称为高压供电系统，牵引供电系统和动力照明供电系统称为内部供电系统。
2、城市轨道交通供电系统功能城市轨道交通供电系统不但要为城市轨道交通的电动列车提供牵引供电，还要为城市轨道交通运营服务的其他设施，包括通风、空调、照明、通信、信号、给排水、防灾报警、电梯、自动扶梯等提供电能。
在城市轨道交通运营中，供电一旦中断，不仅会造成城市轨道交通运营瘫痪，而且还有可能危及旅客生命安全，造成财产损失。
因此，城市轨道交通供电系统除应具备安全、可靠、调度方便、技术先进、功能齐全、经济合理的特点外，还应具有以下功能。
全方位的供电服务功能系统故障自救功能自我保护功能防误操作功能方便灵活的调度功能完善的控制、显示和计量功能电磁兼容功能二、城市轨道交通供电系统杂散电流防护1、杂散电流的形成城市轨道交通采用直流牵引供电系统，理想状况下，牵引电流由牵引变电所的正极出发，经由接触网、电动列车、钢轨、回流线返回牵引变电所负极。
然而由于钢轨与隧道或道床等结构之间的绝缘电阻并非无穷大，将不可避免地导致部分电流不从钢轨回流，而是通过沿线的道床钢筋、隧道、高架桥或土壤回流到牵引变电所（甚至不回流而散入大地），这部分电流因大地土壤的导电性质及地下金属管道的位置不同，可以分布很广，故称之为“迷流”，亦即杂散电流。
城市轨道交通杂散电流的检测与防护
城市轨道交通杂散电流的检测与防护摘要：在城市轨道交通杂散电流的检测与防护工作开展的过程中，要想为运营保驾护航，则需切实提升检测准确性，并城市轨道交通杂散电流形成原因进行分析，同时采取有效的应对措施。
关键词：城市轨道；交通；杂散电流；检测；防护0前言城市轨道交通运输是在我们的日常生活中非常重要的出行交通工具之一，这种交通工具所采用的主要牵引动力是直流供电，通过直流供电来保证列车的正常运行，而在整个的直流供电的过程中存在一个很大的问题就是电流的泄漏问题，直流电输送到走行轨上，走行轨本身所具有的电阻并不能完全阻隔电流，部分的电流会泄露到大地上，有的电流还会经过一系列的金属物体流回到变电站，这种电流会对一些埋在地下的金属管道造成腐蚀，对于整个城轨的正常运行存在极大的影响，因此必须采取相应的措施解决杂散电流问题，做到对整个城市轨道的科学合理维护设计运营。
笔者将在本文中对城市轨道中存在的交通杂散电流的检测与防护进行分析探讨。
1杂散电流的形成变电所通过接触网将电流输送给机车，然后电流再通过行走轨流回到变电所，在整个的过程中，行走轨做不到完全的绝缘，不能完全阻绝电流，因此一部分的电流便会流经大地后在流回到变电所，这就是杂散电流形成的原因，整个的杂散电流具有非常大的危害，需要及时的进行处理。
2杂散电流产生的原因作为一种非常不稳定的物理量，杂散电流容易受到周围多种因素的影响，而导致其出现的原因主要有两点：2.1电流泄漏在接触或者是绝缘不好的情况下就会出现电流泄漏的情况。
电流泄漏后会对金属结构发生作用，导致金属结构中的自由电子发生移动，同时如果周围的环境存在电解质，那么电流还会流入到电解质中，使得整个金属遭到腐蚀。
同时在整个电流运动的过程中，由于行走轨本身的特点和周围环境的影响，一些电流还会对周围的钢筋等金属物体造成腐蚀，这种腐蚀将会严重影响都周围的环境，因此一定要采取方法进行避免。
2.2电位梯度电位梯度主要是由于金属物处于一个电位分布不均匀电场中所造成的，电场中所具有的电位梯度会对带电粒子产生影响，使得自由电子发生定向移动，而在周围环境存在电解质的情况下，自由电子将会进入周围的金属结构中，对金属结构造成腐蚀，使得金属结构不能够正常的进行工作。
城市轨道交通直流牵引供电系统杂散电流研究
城市轨道交通直流牵引供电系统杂散电流研究城市轨道交通直流牵引供电系统杂散电流研究近年来，随着城市发展和人口增长的需求，城市轨道交通日益成为一种重要的交通方式。
而轨道交通的牵引供电系统则是其核心技术之一。
然而，由于线路的复杂性和电气设备运行中的因素，城市轨道交通直流牵引供电系统中存在着许多杂散电流现象，给系统运行稳定性和安全性带来了一定的挑战。
首先，我们需要了解什么是杂散电流。
杂散电流是指在直流牵引供电系统中流动的无害电流，它通常是由于系统中存在的电气设备散流部分或者泄漏部分引起的。
这些电流可能会导致牵引系统的运行异常或者损坏其他设备，因此对杂散电流进行深入的研究和分析是非常重要的。
城市轨道交通作为一种重要的公共交通工具，运营期间需要保持高可靠性和安全性。
然而，由于线路和车辆的复杂性，以及城市环境的复杂性，轨道交通系统中的杂散电流问题较为突出。
这些杂散电流主要来源于系统中的载流导线以及地面电缆之间的漏电和谐波电流。
对杂散电流的研究旨在找出其产生原因，并采取相应的措施保证系统的正常运行。
首先，我们需要对轨道交通系统中可能产生杂散电流的因素进行详细的分析。
这些因素包括但不限于牵引变压器的设计和制造质量、接触网的接地情况、地下导体和设备的绝缘性能等。
对这些因素进行全面的检测和分析，可以帮助我们找出杂散电流产生的根本原因。
其次，为了解决杂散电流问题，我们需要对系统进行有效的监测和控制。
系统监测可以通过安装杂散电流传感器和监测设备来实现。
一旦杂散电流超出正常范围，监测设备将立即发出警报并采取相应的措施，以避免系统发生故障。
此外，对系统进行有效的控制也是解决杂散电流问题的关键。
通过合理设计和优化供电系统的结构，可以降低杂散电流的产生并提高系统的稳定性和安全性。
最后，需要注意的是，杂散电流问题不仅仅是技术问题，还涉及到管理和维护。
在城市轨道交通系统的日常运营中，需要建立完善的管理机制和维护制度，定期对供电系统进行检修和维护，及时处理可能引发杂散电流的问题。
城市轨道交通供电系统—杂散电流
① 若地下杂散电流流入
些设备
；
，将引起过高的接地电位，使某
2.杂散电流的危害
杂散电流会对城市轨道交通中的电气设备设施的正常运行造成不同程度 的影响，对隧道、道床的结构钢和附近的金属管线造成危害，其流的危害
杂散电流会对城市轨道交通中的电气设备设施的正常运行造成不同程度 的影响，对隧道、道床的结构钢和附近的金属管线造成危害，其表现如 下：
电池Ⅰ：A钢轨（阳极区）——B道床、土壤——金属管线C（阴极区）； 电池Ⅱ：D金属管线（阳极区）——E土壤、道床——F钢轨（阴极区）。 当杂散电流钢轨（A）和金属管线（D）部位流出时，该部位的金属便遭到腐蚀。
5.杂散电流的防护
杂散电流的防护设计应采取“以堵为主，以排为辅，防排结合，加强 监测”的原则。
目录
CONTENTS
01 杂散电流的形式
02
03 杂散电流的防护
学习目标
了解：杂散电流的形成原因； 了解：杂散电流的危害及防护措施。
杂散电流
杂散电流也被称为迷流，是在城市轨道交通直流牵引供
电回流中产生的
。
1.杂散电流的产生
• 在直流牵引供电系统中 的状况下，牵引电流由牵引变电所的正极出 发，经由接触网、电动车组、走行轨、回流线返回牵引变电所的负极。
• 但走行轨与隧道或道床等结构钢之间的
，这样势必
造成流经接触网的牵引电流不能全部经由钢轨流回牵引变电所的负极，
有一部分牵引电流会
等结构钢上，然后经过结构钢和
牵引变电所的负极，这部分
1.杂散电流的产生
2.杂散电流的危害
杂散电流会对城市轨道交通中的电气设备设施的正常运行造成不同程度 的影响，对隧道、道床的结构钢和附近的金属管线造成危害，其表现如 下：
城市轨道交通杂散电流分布与监控系统研究的开题报告
城市轨道交通杂散电流分布与监控系统研究的开题报告一、选题背景和意义城市轨道交通系统已成为城市公共交通的重要组成部分，对城市的经济、社会和环境等方面都起着重要作用。
然而，由于城市轨道交通系统的特殊性质，其电气安全问题一直是一个长期存在的问题。
其中，杂散电流是导致城市轨道交通系统电气安全问题的主要因素之一。
杂散电流指的是在轨道电路中不应有的电流，可能导致电压偏差、设备故障等问题，危及行车安全。
因此，对于城市轨道交通系统的杂散电流分布和监控是非常重要的。
本研究的意义在于对城市轨道交通系统的杂散电流分布和监控问题进行研究，以提高城市轨道交通系统的电气安全性和稳定性。
二、研究内容和思路本研究主要包括两个方面：城市轨道交通系统杂散电流分布和监控系统的研究。
1. 城市轨道交通系统杂散电流分布研究城市轨道交通系统中的杂散电流是一个非常复杂的问题，其分布受到多种因素的影响，如车辆状态、地面状态、电缆质量等。
本研究将通过对城市轨道交通系统中杂散电流的采集和分析，研究杂散电流的分布规律及其受到的影响。
2. 城市轨道交通系统杂散电流监控系统研究城市轨道交通系统中的杂散电流监控是提高电气安全性和稳定性的重要手段。
本研究将研究城市轨道交通系统杂散电流监控系统的构建和应用。
通过采集杂散电流信号，并进行实时监测和分析，及时发现并解决潜在的电气安全问题。
三、研究方法1. 分析城市轨道交通系统中杂散电流的产生原因和分布规律，建立相应的模型。
2. 开发杂散电流信号采集装置，并对信号进行采集和预处理。
3. 建立城市轨道交通系统的杂散电流监测系统，实现对杂散电流信号的实时监测和分析。
四、预期成果1. 建立城市轨道交通系统的杂散电流分布规律和监控技术，提高城市轨道交通系统的电气安全性和稳定性。
2. 开发杂散电流信号采集装置和监控系统，形成一套完整的城市轨道交通系统电气安全监测方案。
3. 推广应用所开发的城市轨道交通系统杂散电流监测系统，提高城市轨道交通系统电气安全实践能力。
地铁杂散电流监测系统的工作原理及调试
地铁杂散电流监测系统的工作原理及调试地铁杂散电流监测系统的工作原理及调试【摘要】经过对地铁、轻轨杂散电流监测系统的施工,对其工作原理及调试进行了分析与说明。
【关键词】杂散电流，监测系统，原理，调试1.概述在我国城市地铁直流供电系统中大多采用直流电力牵引的供电方式，一般接触网（或第三轨）为正极，而走行轨兼作回流线。
由于回流线轨存在着电气阻抗，牵引电流在回流轨中产生压降，由于钢轨不可能达到完全对地绝缘,所以回流轨对地存在着电位差，回流线对道床、四周土壤介质、地下建筑物、埋设管线存在着一定的泄漏电流，泄漏电流沿地下建筑物、埋设管线等介质至负回馈点四周重新归入钢轨，此泄漏电流即称迷流，又称地铁杂散电流。
杂散电流主要是对地铁四周的埋地金属管道、电缆金属铠装外皮以及车站和区间隧道主体结构中的钢筋发生电化学腐蚀，它不仅能缩短金属管线的使用寿命，而且还会降低地铁钢筋混凝土主体结构的强度和耐久性，对已定型的地铁结构造成严重危害，甚至酿成灾难性的事故。
所以在地铁和轻轨正常运行时,应加强对杂散电流监测和有效判断腐蚀状况。
杂散电流监测系统就是对杂散电流的电化学腐蚀进行积极有效的监测。
2.杂散电流监测系统的重要参数杂散电流对埋于地下金属管线和混凝土主体结构中钢筋的腐蚀在本质上是电化学腐蚀，属于局部腐蚀，其原理与钢铁在大气条件下或在水溶液及土壤电解质中发生的自然腐蚀一样，都是具有阳极过程和阴极过程的氧化还原反应。
即电极电位较低的金属铁失去电子被氧化而变成金属离子，同时金属四周介质中电极电位较高的去极化剂，如金属离子或非金属离子得到电子被还原。
杂散电流的泄漏是造成地铁系统埋地金属结构电化学腐蚀的主要原因，在埋地金属结构的电化学腐蚀检测参数中，金属结构对地电位（极化电位）参数是最重要的，因为它既可以反映金属结构的腐蚀特性，又可以反映杂散电流的干扰特性。
轨道电位又是影响极化电位的主要原因,通过测量和分析钢轨、大地金属件电位的分布,就可以综合地分析杂散电流干扰状态和发生杂散电流腐蚀的状况。
城市轨道交通供电系统运行与管理19-杂散电流的防护与监测
“以排为辅”，防排结合，加强回流通路。利用杂散电流的首经通 路-道床内的结构钢筋，将钢筋良好连通形成第一道屏蔽网(收集网)， 防止杂散电流向道床外部漏泄；利用隧道结构钢筋连通形成第二道 屏蔽网(收集网)，又防止杂散电流向隧道外部漏泄，避免危及市政 公共设施。在牵引变电所内设置自启动智能型排流装置，排流装置 自动将杂散电流屏蔽网中的电流引回牵引变电所的负极。
一、杂散电流防护措施
(四)道床屏蔽网(收集网)的要求
利用隧道主体结构 钢筋连通形成第二 道屏蔽网，叫做辅 助收集网，也叫做 辅助排流网，与主 收集网隔离，防止 杂散电流向主体结 构外部漏泄，避免 危及市政公共设施。
一、杂散电流防护措施
(四)道床屏蔽网(收集网)的要求
利用主体结构钢筋连通形成第二道屏蔽网，叫做辅助收集网，也 叫做辅助排流网，与主收集网隔离，防止杂散电流向主体结构外
1.正线出入段线与出入场线间以及检修库内外线路间设置绝缘轨缝， 同时在此处设置单向导通装置，以限制正线区段钢轨电流通过车辆 段钢轨泄漏于地下和限制库外钢轨电流泄漏于库内地下。绝缘轨缝 位置应与接触网电分段配合。
2．车辆段内应根据接触网分段情况分别设置回流回路。
3．车辆段内管线应尽量采用非金属材质，如采用金属材质则应进 行加强防腐。进出车辆段的金属管线在进出部位设置绝缘法兰。车 辆段内信号采用钢轨电路方式，即单牵引轨回流，注意设绝缘结处 的连结，保证回流畅通。
一、杂散电流防护措施
(一)总体原则要求
“防止外泄 ”，包含两层意思。对于车辆段钢轨对道床的泄漏电 阻较低，杂散电流较大的区段，设置单向导通装置，限制杂散电流 的扩散。对隧道内的钢筋管线和其他钢筋设施采取材质选择和对地 绝缘等措施，限制杂散电流向其漏泄。
“加强监测”，设置杂散电流监测系统，监测装置测量的信息通过 上位机进入SCADA系统或设专用通道将监测装置测量的信息上传 到控制中心和复示系统，以便了解分析杂散电流的特点。
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113 自然本体电位 U0的测量 自然本体电位 U0 是一个非常重要的测量参数 , 而探讨的
测量方法最终要实现自动在线测量 ,所以测量装置应该能够测
量自然本体电位 U0 。城市轨道交通的特点是一天内有几 h 的 完全停止运营 ,在列车停止运行 2 h 后 ,可以进行自然本体电位
U0的自动测量 。
2 杂散电流监测系统
此方法在电化学腐蚀测量中称为近参比法 ,目的是使测量 结果更为精确 。此法的测量要点是把参比电极 (通常用长效铜 / 硫酸铜电极) 尽量靠近被测构筑物或金属管路表面 ,如果被测 表面带有良好的覆盖层 ,参比电极对应处应是覆盖层的露铁 点 。在地铁系统中 ,埋地金属结构对地电位的测量方法亦采用
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图 4 管线对地电位的标准测量方法
近参比法 ,需要使用长效参比电极作为测量传感器 ,在没有杂
散电流扰动的情况下 ,测量的电位分布呈现一稳定值 ,此稳定
电位称之为自然本体电位 U0 , 当存在杂散电流扰动的情况下 , 测量电位出现偏离 , 所测电位为 U1 , 其偏移值为ΔU. 一般情况 下 ,将测量电压为正的称为正极性电压 ,测量电压为负的称为
p
Uα( + ) = ∑Ui ( + ) / n - U0
(1)
i =1
p
式中 : ∑Ui ( + ) 为所有正极性电压瞬时值和绝对值小于 U0 的 i =1
负极性电压各瞬时值之和 ; p 为所有正极性电压瞬时值读取次
数及绝对值小于 U0 的负极性电压各瞬时值读取次数之和 ; n 为 总的测量次数 ; U0 为自然本体电位 ; Uα( + ) 为极化电压的正向 偏移平均值 。
正向偏离 ,该部位的金属受到杂散电流腐蚀影响 。因为腐蚀是
一个长期作用的结果 ,而瞬间杂散电流的变化是杂乱无序的 ,
仅测量瞬间金属结构对参比电极的电压不能直接反映测量点
杂散电流的腐蚀情况 ,所以应该测量计算在一定时间内偏移自
然本体电位 U0的正向平均值 《, 地铁杂散电流腐蚀防护技术规 程 (CJJ 49 —92) 》规定 :测量时间为 015 h ,其计算公式如下 :
第 10 期
李建民 :城市轨道交通供电系统杂散电流检测与控制
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传送到中央控制室的上位机 ,转接器起到了通信传输的中继作 用 。监测装置通过转接器向各个传感器要监测数据 ,同时可以 计算各个供电区间的轨地过渡电阻和轨道纵向参数以数据库的形式存入计算机 。上位机软件具有查询 、 统计和预测功能 ,在上位机上可以实时查询到地铁沿线杂散电 流腐蚀的防护情况 。
地铁线的杂散电流监测系统构成原理如图 7 所示 。主要 监测整体道床排流网的极化电位 、本体电位 ,隧道侧壁结构钢 的极化电位 、本体电位 ,监测点的轨道电位等 。整个系统为一 分布式计算机监测系统 。传感器是一个以单片机为核心的数 据采集处理系统 ,可以实时采集处理测量点排流网和结构钢的 自然本体电位 U0 、正向平均值 Ua ( + ) 、015 h 内的轨道电压最 大值 Vmax ,并把采集运算得到的参数送入指定的内存 。由于整 个地铁线路较长 ,通信距离比较长 ,为保证传感器的数据可靠
图 1 直流牵引杂散电流示意图 走行轨铺设在轨枕 、道碴和大地上 ,由于轨枕等的绝缘不 良和大地的导电性能 ,地下的杂散电流流入大地 ,然后在某些 地方又重新流回钢轨和牵引变电所的负极 。在走行轨附近埋 有地下金属管道和其他任何金属结构时 ,杂散电流的一部分就 会由导电的金属体上流过 。此时钢轨和地下金属各点对大地 的电位分布如图 2 和 3 所示 。
(3) 对城市轨道隧道 、道床或其他建筑物的结构钢筋以及 附近的金属管线 (如电缆 、金属管件等) 造成电腐蚀 。如果这种 电腐蚀长期存在 ,将会严重损坏地铁附近的各种结构钢筋和地 下金属管线 ,破坏了结构钢的强度 ,降低了使用寿命 。 1 杂散电流腐蚀的监测 111 杂散电流监测原理
杂散电流难以直接测量 ,通常利用结构钢极化电压的测量 来判断结构钢筋是否受到杂散电流的腐蚀作用 。极化电压的 正向偏移平均值不应超过 015 V. 一般在电化学腐蚀测量中 ,测 量管 、地电位差的标准方法如图 4 所示 。
图 7 地铁杂散电流构成原理 2. 4 监测点接线盒
监测点接线盒结构示意图如图 8 所示 。
1 —监测点接线盒 ;2 —测量电缆 ;3 —熔断器 ;4 —短接导线 ; 5 —测量连接线 ;R —走行轨 ;C —结构钢筋 ; K—排流钢筋 ;
Z —参比电极 ;Tr —扼流变压器 图 8 监测点接线盒结构示意图 在阴极保护管道和有强杂散电流管道上 ,传感器与管道间 要采取电气绝缘的安装方法 。有时候管道与流体间有较大极 化电位时 ,也要采用传感器与管道电气绝缘的连接方式 。 215 传感器安装方法 21511 具有阴极防蚀保护的管道上传感器应与管道绝缘 传感器安装必须注意以下几点 : (1) 传感器必须与有阴极防蚀保护的管道绝缘 ,以保证流 动介质中的电势不影响测量结果 ; (2) 传感器的两端面需装合适的接地环 ,传感器和接地环 必须与管道法兰绝缘 ,两侧接地环应与传感器互相连接 ,而与 管道间没有电气连接 ; (3) 两侧管道法兰用截面积为 16 mm2铜线绕过传感器连接 起来 ; (4) 穿过法兰的连接螺栓应采用绝缘材料制造的衬套和垫 圈 ,使螺栓与法兰隔离 。 21512 传感器安装在管道杂散电流很强的场所 在管道杂散电流很强的场合 ,例如测量电解槽附近的管道
地电位 ,使某些设备无法正常工作 。 (2) 若钢轨 (走行轨) 局部或整体对地的绝缘变差 ,则此钢
轨 (走行轨) 对大地的泄漏电流增大 ,地下杂散电流增大 ,这时 有可能引起牵引变电所的框架保护动作 。而框架保护动作 ,则 整个牵引变电所的断路器会跳闸 ,全所失电 ,同时还会联跳相 邻牵引变电所对应的馈线断路器 ,从而造成较大范围的停电事 故 ,影响地铁的正常运营 。
Abstraction :Analysised the factor of the stray current caused in metro power system , stated its harmfulness. Point that the stray cur2 rent have great harmfulness to metro system ,buildings and infra structure. So measure must be taken to reduce and control it. Controlling is founded on the science monitoring method , based on this , analysing the theory of measurement of stray current , stated the method of stray current. Basing on that , researching what the monitoring system consist of at the end , give the measure to reduce stray current in metro power system. Key words :stray current ;monitoring ;metro ;sensor ;measurement
Instrument Technique and Sensor
Oct12007
如图 5 所示 。在每个车站变电所的控制室或检修室内安 装一台杂散电流测试端子箱 ,将该车站区段内的参考电极端子 和测试端子接至接线盒 ,由统一的测量电缆引入至变电所测试 端子箱内的连接端子 ,将来用移动式微机型综合测试装置分别 对每个变电所进行杂散电流测试及数据处理 。
图 6 集中式杂散电流监测原理框图 以上 2 种监测系统均能满足杂散电流监测要求 ,采用哪种 方案根据需要进行选择 。 213 完整的杂散电流监测系统构成原理
设计完整的杂散电流监测系统监测杂散电流的大小 ,可为 运行维护和防止杂散电流提供数据 。杂散电流监测系统由参 比电极 、轨道电位测试端子 、排流网测试端子 、主体结构钢筋测 试端子 、电位测量箱以及杂散电流综合测试装置构成 。它接收 来自电位测量箱的测量电位的信号 ,进行记录并保存 ,可以与 计算机联接同步监测记录 ,对数据进行分析后若发现异常 ,则 发出报警信号 。此法便于对杂散电流的情况进行掌握 ,并及时 做出处理 。
Stray Current Monitoring and Controlling of Metro Po wer System
LI Jian2min ( Zhengzhou Rail way Vocational and Technical College , Zhengzhou 450052 , China)
负极性电压 。
埋地金属结构受杂散电流干扰的影响 ,其对地电位 ,也就
是相对于参比电极的电压会偏离自然本体电位 U0 。在杂散电 流流入金属结构的部位 ,金属结构呈现阴极 ,此部位的电位会
向负向偏离 ,该部位的金属不受杂散电流腐蚀 。在杂散电流流
出金属结构的部位 ,金属结构呈现阳极性 ,此部位的电位会向
112 半小时轨道电位最大值测量
轨道电位严格意义上来讲应是以无限远的大地为基准 ,而
钢轨电位测量无限远的大地是很难实现的 ,也就是说以无限远
的大地为零电位 ,在测量中测量钢轨对埋地金属结构的电压来
代表轨道电位 。由于轨道电位的瞬时值变化很大 ,实际测量过
程中 ,其监测 和 计 算 的 参 数 为 测 量 时 间 内 的 最 大 值 Vmax , 即 015 h轨道电位的最大值 。
211 分散式杂散电流监测系统
图 5 分散式杂散电流监测原理框图 212 集中式杂散电流监测系统
如图 6 所示 。在每个测试点 ,将参考电极端子和测试端子 接至传感器 。将该车站区段内的上下行传感器通过测量电缆 , 分别连接到车站变电所的控制室或检修室内的数据转接器 。 车站的数据转接器通过测量电缆接至固定式杂散电流综合测 试装置 。综合测试装置至传感器的传输距离最远不超过 10 km ,由此来考虑每条线路需设置几个杂散电流综合测试室 。