目前, 地铁杂散电流防护一般采用 3 种方式: 排流 法、 隔离法和阴极保护法。 1. 1 排流法 排流法就是将金属结构物中流动的杂散电流人为 地使之直接流回到干扰源中去的防护方法 。通常是将 隧道及桥梁等的结构钢筋分别沿线路 道床结构钢筋、 方向电气焊接起来, 使其纵向电阻大幅度降低, 在钢轨 下方形成一个杂散电流的收集网 。 但是把杂散电流收集起来在结构钢筋上流动是存 即利 在安全隐患的。一般工程采用防排结合的方式, 用道床结构钢筋形成杂散电流收集网, 在道床结构和 建筑结构 ( 车站、 隧道、 桥梁等 ) 设置绝缘隔板。 考虑 到建筑结构修补相当困难, 检修年度跨度很大, 可将排
铁道标准设计 RAILWAY STANDARD DESIGN 2012( 10)
直流牵引供电系统中, 以走行轨作负极回流导体 的供电网络, 在实际运行中, 有少量电流不沿回流轨回流回路设置于道床结构中, 这样, 即保留了排流网, 也 尽最大可能避免杂散电流流入主要的建筑结构中 。 排流方案对道床收集网的设置有一定要求 : ( 1) 将每个整体道床结构段内的纵向钢筋电气连 钢筋连接处必须牢固焊接; 通, ( 2) 在结构段两端须引出测防端子, 材质为铜 ( 就 端子材质而言, 采用扁钢也能满足防护要求, 但是在潮 湿环境下, 扁钢端子容易产生锈蚀, 降低了电气连接效 果) 作为测防端子以防锈蚀及增强导电性, 用电缆纵 向连接两端子, 使各结构段收集网全线贯通; ( 3) 加 强 扣 件 的 绝 缘 性 能, 保 钢 轨 与 扣 件 的 确 绝缘。 1. 2 隔离法 隔离法就是加强钢轨与地之间的绝缘水平 , 尽量 避免杂散电流泄漏到道床及其他建筑结构中 。通常采 取的措施有: 在钢轨固定扣件下设置绝缘板, 其绝缘电 10 6 ~ 10 8 Ω; 在道床和其他建筑结构之间设置一 阻在
6 8 层绝缘层( 或绝缘隔板 ) , 其绝缘电阻在 10 ~ 10 Ω; 设置杂散电流监测系统, 加强日常的运营维护, 及时发现场被破坏后的扁铜测防端子
结构段缺失测防端子后杂散电流收集网会出现中 断, 杂散电流收集网将不能形成有效的电气连接 , 从而 使排流回路中断, 造成杂散电流的不规则流动, 对基础 设施造成危害。所以被破坏的端子必须进行补焊, 补 焊铜排处有可能会出现虚焊导致基础不安全及电气连 接不稳定, 凿除混凝土整体道床补焊扁铜后填充的混 凝土与原道床混凝土连接可能不牢固, 且影响道床外 [12 ] 观美观, 而且严重影响了项目整体的施工进度 。 3 埋入式杂散电流测防端子
现杂散电流泄漏超标区域, 并对该区域进行修补, 从而 使钢轨对地的泄漏电阻维持在一个较高的水平上 。 1. 3 阴极保护法 阴极保护法又可分为牺牲阳极保护法和外加电流 [9- ] 10 。 从电化学腐蚀原理可知, 阴极保护法 电化学腐 阴极保护法就是根据这一 蚀主要是产生在阳极区域, 原理, 采用电化学方法使被保护的金属物处于 阴 极 电位。 阴极保护法的保护效果比隔离法好, 但造价比隔 离法贵、 维护费用也高。 2 杂散电流收集网施工现状分析
为防止此类问题再次发生, 结合国内外先进技术 及现场实际情况, 在西安地铁 1 号线轨道道床施工中, 提出了一种更优化、 更安全、 更可行的连接方式。施工 中将原引出端子做成器件整体埋入混凝土结构中 , 做 到无伸出部分 ( 与道床或隧道混凝土表面平齐 ) 。 为 且不易 便于电缆连接及在预埋中防止被混凝土覆盖 , 被盗或被其他施工机械损伤, 器件需要预留螺栓孔。 把这种器件命名为防盗型埋入式杂散电流引出端子
西安地铁 2 号线杂散电流防护方案采用防排结合 的方式, 利用钢轨下方的道床结构钢筋作为杂散电流 利用隧道收集网为后备收集网。 在道床收 主收集网, 集网处于腐蚀钝化状态时, 隧道收集网自然处于腐蚀 钝化状态正常情况下, 全线杂散电流收集网连成一体 , 可起到收集杂散电流, 为其提供回流通道的作用。
埋入式端子说明如下。 ( 1) 埋入式杂散端子由铜端子和圆钢采用放热焊 接后组成, 供货时提供的是整体器件。 整体器件铜端
子表面及螺栓孔洞应具有尼龙或塑料螺栓保护措施 , 防止土建施工时其他杂质覆盖铜端子表面 , 或进入螺 栓孔洞而影响其导电及连接。 ( 2) 埋入式端子上表面与结构壁平齐, 施工时应 防止埋入式杂散端子上表面没入混凝 采取相应措施, 。对铜端子下部焊接的圆钢或其他材料长度 ( 图 3 土 中 h 的长度) 根据轨道结构实际情况调整 ( 轨道断面 形式分圆形、 马蹄形、 矩形和框架板等 ) , 但不能小于 双面焊钢筋直径的 5 倍。 ( 3) 端子铜含量不低于 98% , 铜端子为锻压工艺 制造, 铜端子同 ?16 mm 圆钢之间的连接处电阻值要 求小于 30 μΩ, 铜端子与下部材料焊接结合处面积不
2 小于 800 mm 。 ( 4) 出厂时使用微电阻检测仪对焊接处的电阻值
通过埋入式杂散电流测防端子与杂散电流收集网 使整个埋入式杂散 中的箍筋进行垂直并行双面焊接, 电流测防端子处于道床混凝土包裹之中 , 铜端子连接 电气连接时通过不锈钢 螺母孔置于道床混凝土表面, 螺栓把跨接电缆在两个端子之间栓接 进行抽检。 4 扁铜测防端子与埋入式端子连接方式的比较 扁铜测防端子的连接方式
埋入式杂散电流测防端子具有以下优点 。 ( 1) 由于埋入式杂散电流测防端子处于道床混凝 土包裹之中, 可以有效地避免施工过程中的失窃现象 发生。 ( 2) 由生产厂家直接完成铜钢过渡焊接, 交付施 工现场的为成品, 可通过直观判断及检测设备对铜钢 过渡焊进行检验, 确保电气联接的可靠性。同时, 由于 只需在现场进行钢筋网与杂散电流端子上的钢筋头焊 接, 从而减少了施工难度, 提高了工程施工进度。 ( 3) 用埋入式杂散端子替代铜排后, 可有效减少 用铜量, 降低工程材料费用。 ( 4) 埋入式杂散端子是预埋到道床混凝土之中, 同道床面基本齐平, 可达到安全、 规范、 美观的要求。 需要注意的是: 在对整体道床混凝土浇筑施工过 程中, 为避免水泥把铜端子掩埋或低于铜端子 , 对杂散 电流收集网的施工工艺提出了更高要求 。