城轨供电系统课程设计报告.docx

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1、城市轨道交通供电系统课程设计报告评语：考 勤10守 纪10设计过程40设计报告30小组辩论10总成绩100专业：电气工程及其自动化班级：电气 1001姓名：XXXXXX学号：202309028指导教师：XXXXXX兰州交通大学自动化与电气工程学院2023 年 7 月 12 日城市轨道交通供电系统课程设计报告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。车站及区间隧道承受了明挖法、明暗结合、矿山法、沉管法、

2、盾构法等多种施工方法。试结合所学学问，设计地铁杂散电流腐蚀防护。临平南苑余杭高铁翁梅乔司2打铁关闸弄口 彭埠九和路乔司南西湖文化广场武林广场龙翔桥火车东站 七堡九堡定安路城站婺江路近江江陵路滨和路西兴滨康路湘湖1.2 要完成的内容图 1 杭州地铁 1 号线线路图杭州地铁 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、运输本钱低等优点,且与地面的交通工具互不干预,因此成为解决城市交通拥挤紧急状态的有效途径。 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

3、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,所以有一局部电流从走形轨泄漏到大地。这局部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。牵引电流架空接触网或接触轨牵引变电所绝缘走行轨回流构造钢筋等金属管线杂散回流腐蚀区图 1 城市轨道交通杂散电流腐蚀原理图杂散电流防护设计应依据“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冲突时，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 号线牵引供电承受直流 1500V 供电，地下区段及高架线路全部用三轨接触网，车辆段承受柔性架空接触网

4、。由于运营环境、经济和其它方面因素的限制，走行轨不行能完全绝缘于道床构造，因此不行避开地由走形轨向道床、车站和隧道构造泄漏电流，即杂散电流。杂散电流会对土建构造钢筋、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) 堵从源头上掌握杂散电流产生 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,承受双边供电。 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

5、杂散电流的收集 将整体道床和浮制板道床按肯定要求焊接，作为主要杂散电流收集网。 将隧道构造钢筋按肯定要求焊接，作为隧道关心杂散电流收集网。 将高架桥梁每个构造段的上层钢筋按肯定要求焊接，作为高架桥关心杂散电流收集网。 在牵引变电所四周设置道床及隧道构造钢筋的排流端子，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，依据监测系统对杂散电流腐蚀状况的监测结果推断是否投入运行。3.2 特别区段防护(1) 盾构区段防护盾构区间隧道构造钢筋承受隔离法进展防护。由于盾构隧道是由纵向 1m 多长的管片构成，盾构管片间存在用于防水的

6、橡胶垫圈，且盾构管片内部构造钢筋同 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 1m 多长的管片内钢筋所收集的杂散电流数量格外小，从而实现盾构管片内部构造钢筋的钝化腐蚀状态，到达防护目的。(2) 过江隧道防护 对于过江隧道区段，由于其承受了沉管的施工方法，在管道预制时应对其内部构造钢筋进展焊接。 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肯定的设计裕度。(3) 车辆段杂散电流防护 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削减杂散电流的泄漏。 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

7、单向导通装置。 车辆段内电化股道和非电化股道之间、电化股道终点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，1min。屏蔽门安装在绝缘层之上。屏蔽门与构造钢筋不应有电气连接。(2) 其它金属管线安装时应与构造钢筋电气隔离。3.4 杂散电流监测系统要了解地铁牵引回流泄漏的状况和地下金属构造受杂散电流腐蚀的程度,必需进展特地的测量工作，设置完备的杂散电流监测系统，可以检测构造钢筋、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

8、微机治理系统，使运营人员可在办公室内直接查询各种统计信息，并可打印各种治理报表。运营人员可依据以上结果，准时对相关区段进展清扫和相应的维护治理。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、隧道关心收集网测试端子、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

9、传输至变电所综合自动化系统，经主掌握系统转发到车辆段掌握室的微机治理系统。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四周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四周的道床上设置 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) 上下行线路分别依据上述原则设置测试端子。3.4.3 参考电极设置原则(1) 参考电极承受技术性能较好的氧化钼或硫酸铜参

10、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顶峰小时整体道床构造钢筋和车站隧道构造钢筋相对四周混凝土介质电位，以此电位作为推断有无杂散电流对构造钢筋腐蚀的依据，如测试到某段构造钢筋电位超过 0.5V 的标准，则应对钢轨回路及钢轨泄漏电阻进展测试检查，针对测试结果，检查引起杂散电流超标的缘由：假设是钢轨回流系统消灭电气导通“断点”所引起，则应准时将“断点”处连接至符合设计要求标准；假设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，并准时

11、清扫或对绝缘设备进展维护。在线路正式投入运营后，每月应定期对全线轨道线路清扫，保持线路清洁干燥。假设全线钢轨泄漏电阻普遍降低，简洁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，保护构造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峻后果必需赐予足够的重视，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、构造的耐久性等统一考 虑。直流牵引供电系统中由走行轨回流产生的杂散电流到达肯定强度时将对地铁主体构造钢筋或埋地金属产生电化学腐蚀，在工程设计

12、、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展评价，结合工程特点，实行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打算，这两者缺一不行；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；其次应当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:中国矿业大学出版社,2023:59-60.2 何宗华.城市轨道交通供电系统运行于修理M.北京:中国建筑工业出版社,2023:341-349.3 吕伟杰.地铁杂散电流的防护方案争论与设计D.成都:西南交通大学,2023:14-16.4 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,2023:225-242.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