地鐵雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成及其施工方法

1、地鐵雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成及其施工方法摘 要：結(jié)合北京地鐵十號線對雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成進行介紹，對監(jiān)測系統(tǒng)參比電極、傳感器、信號轉(zhuǎn)接器、監(jiān)測裝置等主要部件的功能進行說明，并針對該線設(shè)備現(xiàn)場安裝具體情況對監(jiān)測系統(tǒng)主要部件的施工方法進行介紹，為今后地鐵雜散電流監(jiān)控系統(tǒng)的施工和運營管理提供了參考。關(guān)鍵詞：雜散電流；參比電極；傳感器；信號轉(zhuǎn)接器；監(jiān)測裝置0 概述 北京地鐵十號線一期工程是北京軌道交通線網(wǎng)中一條先東西走向，后南北走向的半環(huán)線。線路起點在北京市西北部的海淀區(qū)萬柳車站，終點到達勁松車站。線路全長 24.585 km，全部為地下線路，共設(shè) 22 個車站。 地鐵十號線一期工程雜散電流防護采取了

2、正線走行軌絕緣安裝，利用道床設(shè)置雜散電流收集網(wǎng)、變電所設(shè)置排流柜的綜合防護措施。設(shè)置雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)通過監(jiān)測道床和地下結(jié)構(gòu)雜散電流收集網(wǎng)極化電位等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對地鐵十號線一期工程的雜散電流分布的綜合監(jiān)測，為運營維護部門判斷雜散電流防護系統(tǒng)狀況提供依據(jù)。1 系統(tǒng)構(gòu)成 地鐵十號線雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)采用車站（變電所）監(jiān)測和控制中心集中監(jiān)測二級監(jiān)測系統(tǒng)。雜散電流防護系統(tǒng)主要由參比電極、整體道床測防端子、地下結(jié)構(gòu)測防端子、測量線、傳感器、通信電纜、信號轉(zhuǎn)接器、變電所監(jiān)測裝置組成。2 系統(tǒng)各部分部件功能及施工方法 全線在各車站混合變電所內(nèi)分別設(shè)置 1 臺雜散電流監(jiān)測裝置，全線共 13 臺。該裝置經(jīng)過通信電纜與

3、該站及該站兩端各半個區(qū)間內(nèi)的轉(zhuǎn)接器相連，轉(zhuǎn)接器下連傳感器，各監(jiān)測點傳感器經(jīng)由測量線與該點結(jié)構(gòu)鋼和整體道床測防端子（地下結(jié)構(gòu)測防端子）對應(yīng)的參比電極相連，實現(xiàn)對該分區(qū)結(jié)構(gòu)和整體道床結(jié)構(gòu)鋼筋的極化電位數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)統(tǒng)計并上傳至轉(zhuǎn)接器，再由轉(zhuǎn)接器將數(shù)據(jù)整合后上傳至監(jiān)測裝置處理。雜散電流監(jiān)測裝置通過變電所內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)與電力監(jiān)控系統(tǒng)接口，將處理和統(tǒng)計后的數(shù)據(jù)傳至監(jiān)控中心。 在每個車站的有效站臺兩端以及車站邊緣約200 m 的隧道外墻及道床上設(shè)置雜散電流測量端子，上下行各 16 處。在距離測量端子 1 m 范圍內(nèi)分別安裝參比電極，參比電極不允許與結(jié)構(gòu)鋼筋直接接觸，道床連接端子利用臨近連接端子替代，參比電極安

4、裝于道床內(nèi)靠外墻側(cè)。每個參比電極及測量端子對應(yīng)一個傳感器，傳感器與參比電極距離須小于 2 m，傳感器安裝于隧道及整體道床參比電極附近的上下行隧道外側(cè)壁上。在每個牽引變電所所在車站的上下行站臺板電纜出口附近各安裝 1 個信號轉(zhuǎn)接器，信號轉(zhuǎn)接器安裝于車站范圍排流端子附近的隧道外墻上。無牽引變電所車站的各監(jiān)測點傳感器采用通信電纜與相鄰牽引變電所信號轉(zhuǎn)接器相連。2.1 排流網(wǎng)測試 連接測防端子前應(yīng)對排流網(wǎng)進行全面測試。內(nèi)容包括檢查測防端子預(yù)留情況，如連接端子有無遺漏、設(shè)置位置、規(guī)格型號是否滿足設(shè)計要求、連接端子是否適于測防端子連接等；主排流網(wǎng)和輔助排流網(wǎng)電氣導(dǎo)通情況。 根據(jù)施工圖紙測點位置布置，將參比

5、電極埋設(shè)在測防端子附近，與測防端子的距離不超過 1 m。根據(jù)現(xiàn)場情況電極水平或垂直放置，在條件允許的情況下，將電極全部埋置在混凝土介質(zhì)中。 在選定位置鉆取直徑大于 60 mm、深度大于160 mm 的孔洞（或?qū)挾却笥?60 mm、深度 70 mm，長度大于 160 mm 的方槽）。 除掉孔洞或方槽中的混凝土粉塊或浮塵，用自來水淋濕內(nèi)表面。 將事先配好的砂漿填料用蒸餾水（或干凈的自來水）調(diào)勻，稠度適宜，然后將少許砂漿放入孔洞或方槽底部，將砂漿均勻涂抹在四周壁上。 將參比電極陶瓷外殼涂抹薄薄一層砂漿，輕輕放入孔洞或方槽中。 將電極導(dǎo)線穿過套管取出，將孔洞或槽的空隙封堵，并用砂漿抹平。 對有防水要求

6、的地方按規(guī)定進行防水處理。 電極采用多孔陶瓷外殼，因此在使用與安裝過程中注意小心輕放，嚴禁撞到其他鋼硬結(jié)構(gòu)物上。 安裝參比電極后，將電極引線穿過鋼套引向接線盒，并與接線盒內(nèi)接線端子固定；嚴禁用力提拉電極引線，以防斷線，因為重新焊接引線后將增大電阻值，影響測量效果。 電極在埋置前應(yīng)放在陰涼處，避免露天放置陽光暴曬或雨淋。 電極安裝或使用一段時間之后，為了解工作是否正常，可用手提式 Cu/CuSO4電極放置在電極埋設(shè)處上方測其電位，判斷是否正常。測量時最好是斷電狀態(tài)，即在無雜散電流干擾的情況下進行上述測量；如果測不到電位值，則首先檢查是否斷線；電極安裝 24 h 后或者電極正常使用在停電無雜散電流

7、干擾情況下，應(yīng)每隔 10 min 測其電位值，如果電位波動20 mV，則需要更換參比電極。2.3 傳感器 傳感器主要完成參比電極與道床及隧道側(cè)壁結(jié)構(gòu)鋼筋電壓信號的監(jiān)測，對 2 個信號進行的采樣速度為 256 次/s，30 min 作為一個時間單元，傳感器進行以下工作： 結(jié)構(gòu)鋼極化電壓的測量，要進行 30 min 的平均值計算，用被采樣的參比電極與結(jié)構(gòu)鋼的電位差，減去參比電極的本體電位，再按相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型進行 30 min 的平均值計算，最后得到結(jié)構(gòu)鋼的極化電壓值。每隔 30 min 把信號電壓送入信號轉(zhuǎn)接器內(nèi)，完成模擬信號數(shù)字化后準備進行遠程傳輸。 當接觸軌停電后，傳感器能自動接收監(jiān)測裝置發(fā)出

8、的參比電極本體電位的校正信號，進行參比電極本體電位的自動校正。該傳感器能自動識別參比電極的好壞，當參比電極發(fā)生故障時，能自動發(fā)出參比電極故障信息。已安裝的傳感器不能影響行車安全。 傳感器安裝于金屬支架上，支架根據(jù)現(xiàn)場情況進行加工，并參照傳感器外型尺寸預(yù)留固定傳感器滑孔，支架與隧道壁或高架橋橋面通過膨脹螺栓固定，為防止雜散電流對支架的腐蝕，固定膨脹螺栓需加絕緣墊。 通過相應(yīng)的防水接頭將電纜接入傳感器。預(yù)估內(nèi)部接線長度，剝?nèi)ピ撻L度的電纜外絕緣皮和屏蔽層。將防水接頭擰好，注意用力適當（力矩不超過3.75 N m），保證電纜固定和防水密封。根據(jù)接線圖將各芯線接入電路板中相應(yīng)的接線端子，進入電路板端子的

9、線間要防止短接。將指示燈插頭插入指示燈插座。 傳感器狀態(tài)可通過面板指示燈和系統(tǒng)軟件報警，當懷疑某傳感器故障時，可先通過上位機調(diào)其瞬時值，無數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)不正確時，就地將傳感器復(fù)位，檢查其指示燈，判斷故障類型。2.4 信號轉(zhuǎn)接器 信號轉(zhuǎn)接器主要用于傳感器與監(jiān)測裝置間信號的傳輸轉(zhuǎn)換以保證信號遠距離傳輸，每個信號轉(zhuǎn)接器可以連接 16 個傳感器。該裝置每隔 0.5 h 將各傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存貯于存貯器中，并送入監(jiān)測裝置，保證系統(tǒng)的實時測量。監(jiān)測裝置可通過該信號轉(zhuǎn)接器向所連接的傳感器發(fā)布校正本體電位命令。信號轉(zhuǎn)接器安裝后應(yīng)不影響行車安全。 信號轉(zhuǎn)接器的施工與傳感器相同。2.5 監(jiān)測裝置 監(jiān)測裝置內(nèi)置于排流柜

10、內(nèi)部，與基礎(chǔ)槽鋼采取絕緣安裝。輸入端與信號轉(zhuǎn)接器的通信電纜相連，輸出端與 SCADA 進行通信。每個監(jiān)測裝置和本供電區(qū)間的信號轉(zhuǎn)接器、傳感器組成監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，收集傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)，完成相應(yīng)參數(shù)的計算。并可向上位計算機傳輸數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)可保存一個月。裝置設(shè)計有鍵盤整定功能，可實現(xiàn)全面的人機對話功能；采用的大屏幕液晶（LCD）顯示器，顯示信息豐富，方便用戶現(xiàn)場使用。 主要顯示信息包括：結(jié)構(gòu)鋼的極化電壓瞬時值、結(jié)構(gòu)鋼的極化電壓 30 min 最大值和結(jié)構(gòu)鋼對參比電極的自然本體電位。2.6 主要施工方法及要求 （1）測防端子連接前，應(yīng)對其連接接觸面進行清潔；測防端子與接線端子的連接螺栓應(yīng)用力矩扳手按規(guī)范要求進行緊固。 （2）參比電極安裝時，為保證良好的測試結(jié)果，傳感器不得直接接觸結(jié)構(gòu)鋼筋，但與結(jié)構(gòu)鋼筋的距離也不得大于 15 mm。 （3）傳感器、信號轉(zhuǎn)接器應(yīng)垂直安裝固定，為防止外力損壞其連接電纜，可采用鎧裝電纜保護或穿熱鍍鋅鋼管防護。 （4）變電所監(jiān)測裝置安裝于排流柜內(nèi)，排流柜整體做絕緣安裝，整體框架的對地絕緣不得小