浅谈郑州地铁一号线杂散电流监测系统组成

摘要：杂散电流的危害日益引起地下轨道工程的重视。从杂散电流的形成、危害及预防，结合郑州地铁一号线，简要介绍整个监测系统的构成及其功能和施工要点。

关键词：地铁 杂散电流 监测系统组成

随着国内经济的突飞猛增，家庭轿车已普遍涌入千家万户，由于人口众多的国情，造成城市道路的严重堵塞。发展地下交通已成为目前国内大中城市解决市内交通拥挤的主要方法之一。借鉴前期运营开通的几个城市轨道交通之经验，杂散电流在地下轨道交通中的危害也日益引起设计、施工、运营等各环节的重视。本文借助笔者参与的郑州轨道交通一号线建设，浅谈杂散电流防护系统的组成。

1、杂散电流的形成与危害

在城市地铁和轻轨等轨道交通运输系统中，一般采用直流牵引，走行轨回流，由于钢轨对地绝缘不充分， 有少量电流不沿回流轨回到牵引变电所负极，而流向电位低、电阻率低的位置，形成杂散电流。并造成对地下或地面的金属构件如结构钢筋、地下管线等产生严重的腐蚀，破坏结构钢的强度，降低了其使用寿命。

2、预防杂散电流的方法

目前国内对杂散电流的预防一般采用“堵、测、排”的方法。“堵”即在回流轨与地之间采取有效的绝缘，控制和减小杂散电流产生的根源，隔离所有可能的杂散电流泄漏途径，尽可能让回流轨中的电流全部流回牵引变电所的负极，而不向地下泄漏；“测”即通过与排流网电气连接的测防端子和走行轨来监测杂散电流大小，以便超标时及时采取措施；“排”即将回流轨中部分向外泄漏的电流，通过设置合理的排流网结构，为杂散电流提供一条畅通的低电阻通路。

在直流牵引供电系统中，对杂散电流的防护的原则： “以堵为主、以排为辅、堵排结合、加强监测”。结合郑州地铁一号线杂散电流检测系统，简述预防环节的构成。

3、系统组成

区（每座牵引变电所设置一套监测装置）监测，集中管理的方案，即在每一个供电分区内设置一个子系统（包括传感器、监测装置和排流柜），每个子系统的监测装置与变电所综合自动化系统通信联网上传故障、报警等信息。监测装置与排流柜通信，采集数据并控制排流。在变电所光纤交换机预留一个电口和 2M通信带宽，给监控主机和每个监测装置分配IP 地址。通过以太网接口，监测装置将传感器采集的数据经通信通道上传至杂散电流监控主机，并与之通信。在每个测试点，将参比电极端子和测试端子接至传感器，将该车站区段内的上行/下行传感器通过通信电缆分别连接到设置于牵引变电所的杂散电流监测装置。传感器采集数据经杂散电流监测装置经通信通道传输至车辆段供电车间调度室的杂散电流监控主机，负责全线测量、控制，可实现数据保存、查看、检索、报表、曲线、分析、预测等功能。

3.1参比电极 参比电极是结构钢筋迷流腐蚀电位和极化电位测量的基准，本工程采用氧化钼参比电极，以测量结构钢筋的电位作为腐蚀与防护的判断指标。他具有电位稳定、耐震动、寿命长、体积小、便于在结构墙、道床上安装等优点。

参比电极安装前，要仔细检查其外观有无裂纹、破损，导线与电极连接处有无松动现象，安装孔洞要注意清洗干净混凝土灰和浮尘。安装时，严禁用力提拉电极引线，以防断线，从而造成重新焊接后增大电阻值，影响测量效果。

3.2通信电缆及排流网连接电缆 通信电缆用于连接传感器与传感器、传感器与监测装置，沿区间敷设在电缆支架上并通过变电所电缆通道进入变电所。通信电缆及排流网连接电缆采用低烟、无卤、阻燃、屏蔽电缆。

3.3传感器 传感器主要完成对参比电极与结构钢筋的电位监测，安装在沿线各测试点处。其作用就是将参比电极的模拟信号转换为数字信号，然后进行远程信号传输。传感器采集数据精度、最大转换时间应足以监测到车辆运行时测量电位信号快速的变化。通常要采集的数据为钢轨对结构钢筋的实时电位；结构钢筋对参比电极的实时电位；结构钢筋对参比电极的自然本体电位。

传感器安装时，为防止杂散电流对支架的腐蚀，其固定锚栓必须用绝缘垫做绝缘处理。电缆接入时，要做好防水密封，进入电路板端子的线间要防止短接。

3.4信号转接器

信号转接器主要用于传感器与监测装置间信号的传输转换以保证信号远距离传输，每个数据转接器可以连接 16个传感器。该装置每隔0.5h将各传感器传输的数据存贮于存贮器中，并送入监测装置，保证系统的实时测量。其作用是为保证各个传感器采集的数据信息可靠、准确、完整地输入到智能监测装置。具有自诊断、断电保护、复位以及故障报警等功能，而且当数据转换器意外掉电时，数据不会丢失。

3.5监测装置 监测装置安装在各牵引变电所排流柜内，其功能就是实时地监测数据转接器上传的电位信息，并能将这些信息实时地传送给监测中心计算机系统。该装置应能快速地计算上传的数据，并将处理结果以串行总线方式送至检测中心主机，一般应计算出以下参数 ：（1）钢轨对结构钢筋的电位 ；（2）结构钢筋对参比电极的电位；（3）钢轨对结构钢筋的电位最大值 ；（4）结构钢筋对参比电极的自然本体电位 ；（5）每半小时结构钢筋对参比电极电压平均值等。除了以上计算功能外，还需具有以下功能：自检复位功能、自检报警功能、越限报警功能 （测量值超越上、下限时报警）、通信故障报警功能、控制功能等。

4、结束语

随着城市轨道交通的快速发展及电子技术的不断进步，在工程实际应用中，对杂散电流防护意识和防护措施也愈加深入，以最小化的减少对轨道工程的负影响。

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