城轨供电系统课程设计报告.docx

城市轨道交通供电系统课程设计报告专业：电气工程及其自动化班级：电气1001姓名：XXXXXX学号：201009028指导教师：XXXXXX兰州交通大学自动化与电气工程学院2013 年7 月 12日西湖文化广场“ 武林广场“龙翔桥安路 城站婺江路近江江陵路“滨和路西兴滨康路湘湖1 设计原始资料1.1 具体题目杭州地铁 1号线一期工程大体成南北走向，全线共设31座车站，如图1所示正线线路全长约47.97km,其中41.36km为地下线路，6.14km为高架线路，0.47km 为路基或路堑线路车站及区间隧道采用了明挖法、明暗结合、矿山法、沉管法、 盾构法等多种施工方法试结合所学知识，设计地铁杂散电流腐蚀防护"临平 "南苑"余杭高铁 "翁梅< P乔司打铁关 闸弄口 彭埠 九和路 十-，士! B & B G B a D • ■乔 口司火车东站七堡 九堡图 1 杭州地铁 1 号线线路图1.2 要完成的内容杭州地铁 1 号线杂散电流防护方案包括设置杂散电流排流网、杂散电流防护 方法和集中式监测系统2 分析要设计的课题内容地铁具有运量大、安全舒适、运输成本低等优点,且与地面的交通工具互不干 涉,因此成为解决城市交通拥挤紧张状态的有效途径。

目前 地铁列车牵引动力一 般用直流电,由设置在沿线的牵引变电所通过架空线或第三轨向列车馈送电量 ,并 利用走形轨作为回流线路直流供电的地铁系统的走形轨本身具有电阻且走形轨 对地做不到完全绝缘,所以有一部分电流从走形轨泄漏到大地这部分从走形轨漏出的电流被称为杂散电流又叫迷流，如图 1 所示杂散电流防护设计应按照“以堵为主，以排为辅，堵排结合，加强监测”的 原则设计当杂散电流防护与安全接地发生矛盾时，优先考虑安全接地杂散电 流防护系统应符合《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》杭州地铁1号线牵引供电采用直流1500V供电，地下区段及高架线路全部用 三轨接触网，车辆段采用柔性架空接触网由于运营环境、经济和其它方面因素 的限制，走行轨不可能完全绝缘于道床结构，因此不可避免地由走形轨向道床、 车站和隧道结构泄漏电流，即杂散电流杂散电流会对土建结构钢筋、钢轨、设 备金属外壳和其他地下金属管线产生电腐蚀杂散电流防护示意图如附录 A 所示3 杂散电流腐蚀防护方案3.1 一般防护方案(1) 堵——从源头上控制杂散电流产生① 增加走形轨的长度，减小钢轨的电阻；各钢轨之间应有畅通的电气连接以 保证低阻值的回流路径；缩短变电所之间的距离,采用双边供电。

② 增加轨道对地的过渡电阻；在车辆段的检修与停车库中，每一条线路的走 形轨均应使用绝缘接头与车场线路的走形轨相隔离；增加埋地金属管线的阻值2) 排——对杂散电流的收集① 将整体道床和浮制板道床按一定要求焊接，作为主要杂散电流收集网② 将隧道结构钢筋按一定要求焊接，作为隧道辅助杂散电流收集网③ 将高架桥梁每个结构段的上层钢筋按一定要求焊接，作为高架桥辅助杂散 电流收集网④ 在牵引变电所附近设置道床及隧道结构钢筋的排流端子，以便将杂散电流 收集网连接至牵引变电所内排流柜3) 牵引变电所设置排流柜 排流柜在地铁运营初期并不投入运行，而是在运营过程中，根据监测系统对 杂散电流腐蚀状况的监测结果判断是否投入运行3.2 特殊区段防护(1) 盾构区段防护盾构区间隧道结构钢筋采用隔离法进行防护由于盾构隧道是由纵向lm多长 的管片构成，盾构管片间存在用于防水的橡胶垫圈，且盾构管片内部结构钢筋同 管片之间的连接螺栓通过素混凝土隔离，这样客观上隔断了盾构管片的相互连接， 使得lm多长的管片内钢筋所收集的杂散电流数量非常小，从而实现盾构管片内部 结构钢筋的钝化腐蚀状态，达到防护目的2) 过江隧道防护① 对于过江隧道区段，由于其采用了沉管的施工方法，在管道预制时应对其 内部结构钢筋进行焊接。

② 在过江隧道江底区间，将道床收集网截面适当加大，即对过江区间道床钢 筋留有一定的设计裕度3) 车辆段杂散电流防护① 车辆段通过恰当设置回流点和均流电缆来降低钢轨电位以减少杂散电流 的泄漏② 车辆段内线路与正线之间、车辆段各种电化库内线路与库外线路之间设置 钢轨绝缘结并装设单向导通装置③ 车辆段内电化股道和非电化股道之间、电化股道尽头线与车档设备之间设 置钢轨绝缘结3.3 相关设备及管线的防护(1) 沿车站站台设2m宽绝缘层，其绝缘等级为AC1000V, lmin屏蔽门安装 在绝缘层之上屏蔽门与结构钢筋不应有电气连接2) 其它金属管线安装时应与结构钢筋电气隔离3.4 杂散电流监测系统要了解地铁牵引回流泄漏的情况和地下金属结构受杂散电流腐蚀的程度,必须 进行专门的测量工作，设置完备的杂散电流监测系统，可以检测结构钢筋、整体 道床钢筋以及钢轨电位通过信号转接器与变电所综合自动化系统接口传送至主 控网络，在车辆段主控设备房利用数据传输线将监测信息由交换机传送至微机管 理系统，使运营人员可在办公室内直接查询各种统计信息，并可打印各种管理报 表运营人员可根据以上结果，及时对相关区段进行清扫和相应的维护管理。

3.4.1 杂散电流监测系统构成方案杭州地铁 1 号线杂散电流的防护监测系统应选用杂散电流集中式监测系统， 其监测系统示意图如附录 B 所示杂散电流监测系统由参考电极、道床收集网测 试端子、隧道辅助收集网测试端子、传感器、数据转接器、通信电缆及杂散电流 综合测试装置组成，具体构成方式如下：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 上下行传感器通过通信电缆分别连接到位于各车站的上下行数据转接器传感器 采集数据经数据转接器通过通信电缆传输至变电所综合自动化系统，经主控制系 统转发到车辆段控制室的微机管理系统3.4.2 测试端子设置原则(1) 在地下车站范围内，车站站台的两端进出站附近的道床和隧道壁上分别设 置 1 个测试端子2) 隧道区间范围内，靠近车站250m的道床和隧道壁上分别设置1个测试端 子3) 高架区段，在车站站台的两端进出站附近的道床上设置1个测试端子4) 高架区段，在靠近站台250m的道床上设置1个测试端子5) 在盾构区间隧道内，只在道床上设置测试端子6) 上下行线路分别按照上述原则设置测试端子3.4.3 参考电极设置原则(1) 参考电极采用技术性能较好的氧化钼或硫酸铜参考电极。

2) 对应每个测试端子，在相距不超过1m的范围内，设置1个参考电极3.4.4 杂散电流防护系统的日常维护措施线路正式开通运营后，利用综合测试装置记录高峰小时整体道床结构钢筋和 车站隧道结构钢筋相对周围混凝土介质电位，以此电位作为判断有无杂散电流对 结构钢筋腐蚀的依据，如测试到某段结构钢筋电位超过0.5V的标准，则应对钢轨 回路及钢轨泄漏电阻进行测试检查，针对测试结果，检查引起杂散电流超标的原 因：若是钢轨回流系统出现电气导通“断点”所引起，则应及时将“断点”处连 接至符合设计要求标准；若是某处钢轨泄漏电阻太小，则应检查钢轨是否为积水、 灰尘污染或钢轨安装绝缘设备损坏引起，并及时清扫或对绝缘设备进行维护路正式投入运营后，每月应定期对全线轨道线路清扫，保持线路清洁干 燥如果全线钢轨泄漏电阻普遍降低，简单清扫或维护不能解决问题，则应将牵 引变电所的排流柜投入运行，使杂散电流收集网与整流机组负极柜单向连通，保 护结构钢筋免受杂散电流腐蚀4 结论总之，对杂散电流的腐蚀及其可能造成的严重后果必须给予足够的重视，贯 彻“以堵为主，以排为辅，防排结合，加强监测”的原则，同时结合科学的监测， 将杂散电流的腐蚀防护和系统的接地、人身和设备安全、结构的耐久性等统一考 虑。

直流牵引供电系统中由走行轨回流产生的杂散电流达到一定强度时将对地铁 主体结构钢筋或埋地金属产生电化学腐蚀，在工程设计、施工及运营维护中均应 得到足够重视为有效地降低杂散电流不利影响，需要在方案设计阶段对整个系 统的杂散电流分布进行评价，结合工程特点，采取切实可行的防护措施，保证地 铁具有长期良好的社会经济总体效益本文的主要结论如下：(1) 杂散电流大小主要由走行轨道相对大地电位差和走行轨道相对大地绝缘 电阻决定，这两者缺一不可；影响地铁杂散电流分布的主要因素：牵引负荷电流、 列车取流点到牵变所的间距、轨道绝缘电阻及走行轨道内部电阻2) 要减小杂散电流的泄露，最根本的措施就是增大走行轨过渡电阻；其次应 该减小走行轨纵向电阻、减小机车取流电流并缩短变电所间距；而排流网纵向电 阻、大地纵向电阻以及埋地金属纵向电阻带来的影响则很小参考文献[1] 李威•地铁杂散电流腐蚀监测及防护技术[M].徐州冲国矿业大学出版社,2004:59-60.[2] 何宗华•城市轨道交通供电系统运行于维修[M].北京:中国建筑工业出版社,2005:341-349.[3] 吕伟杰•地铁杂散电流的防护方案研究与设计[D]•成都:西南交通大学,2007:14-16.[4] 于松伟,杨兴山等.城市轨道交通供电系统设计原理及应用[M].成都:西南交通大学出版 社,2008:225-242.附录 A 杂散电流腐蚀防护示意图附录 B 杂散电流监测系统示意图。