GB/T 28026.2-2018 轨道交通 地面装置 电气安全、接地和回流 第2部分:直流牵引供电系统杂散电流的防护措施

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标准编号:GB/T 28026.2-2018
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标准类别:铁路运输标准
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GB/T 28026.2-2018 轨道交通 地面装置 电气安全、接地和回流 第2部分:直流牵引供电系统杂散电流的防护措施

一切与地接触的轨间横向连接线、连接母线、线路间横向连接线和其他连线均应与地绝缘。

6.3非牵引相关的电气设备

电气设备应按GB/T28026.12018中第7章规

6.4其他牵引供电系统的轨道

般情况下,其他牵引供电系统的线路不应与直流牵引供电系统的线路有直接电气连接。 在特定情况下,且回流系统满足6.2.3的要求,可允许其他无接触网的线路与回流系统相连 如果走行轨应用于直流和交流牵引供电系统,应按照GB/T28026.3一2018的要求采取附加措施 防止杂散电流和接触电压的危害。 采取附加措施时不应发生安全方面的问题,接触电压不应超标CECS 485-2017-T 数据中心网络布线技术规程,操作电源、轨道电路和通信系统的 正常运行不受干扰,

6.5牵引变电所的回流母线

牵引变电所布置应保证直流电流不流人牵引变电所的金属结构地。维护工作接地的杂散电流的 应予以考虑。牵引变电所的回流母线或类似装置应与地绝缘。出于安全考虑,可按GB/T28026.

路基情况下,平交道处电导率不应高于相邻线路

6.7有轨电车和无轨电车共用电源

如果无轨电车和有轨电车由同一电源供电,根据GB/T28026.1一2018,无轨电车的一根接触线可 与轨回流系统连接,此时应检查两个系统的杂散电流防护措施是否仍然满足要求。 走行轨的绝缘水平应满足其他相关规定,以确保在正常运行、短路以及接地故障时,接触电压均满 足 GB/T 28026.1—2018 的要求

7 对受影响结构的要求

与地不绝缘的金属结构和轨道回流系统间的电阻应较高。除车库、车间等场所外(见第9章),地 Ⅱ回流系统不应有直接的电气连接。对于某些采用直流系统的工矿企业(如露天煤矿),可根据其 的特殊性,允许回流系统与地相连

7.2隧道、桥梁、高架桥及钢筋混凝土道床

对于有导电部件的金属结构,应限制杂散电流,并应考虑防电击措施。这适用于隧道、桥梁、高架桥 及钢筋混凝土道床, 示例:减轻有金属部件隧道杂散电流影响的措施,考虑以下因素: 主要杂散电流源是来自于隧道内部还是外部; 防护措施的目标是以保护隧道金属结构为先还是以保护隧道和线路外的其他金属结构为先

隧道、桥梁、高架桥及道床有钢筋混凝土结构时,杂散电流可能进入这些金属结构并对轨道交通列 部其他导电部件产生影响。其影响可通过在个别隧道段或导电结构下部作等电位连接的方法加以减 轻,电位应满足5.3的要求。等电位连接可通过以下方式实现: 足够数量的结构钢筋; 连接成网格; 其他导电结构部件; 在隧道内部敷设适当截面的附加连接导体 在特殊情况下,个别金属结构段可能不与其他部分等电位连接,可通过绝缘电缆跨过被分割的结构 段与其他结构段连接。 在一个结构段内,钢线绑扎的结构钢筋导电能力通常可以满足流通杂散电流

GB/T 28026.22018

在杂散电流对外部结构影响较小的区域,当轨地间无法保证有足够高的轨地间电阻时(因潮湿或道 渣不洁),隧道金属结构的防腐蚀问题为首要问题。 当相邻系统杂散电流可能沿隧道结构流通,使不同系统间产生不必要的电气连接时,应对钢筋混凝 土的隧道结构沿纵向作绝缘分段。 结构与地间的电阻相对较高时,如在岩右隧道内,钢筋混凝土隧道也可作纵向绝缘分段, 在两相互接近部分间可能出现不允许电压的风险时,相关措施见GB/T28026.1一2018。 在每一分段的环状连接处应提供测试端子。端子与纵向结构钢筋间应作可靠连接。测试方法参见 B.6。 通常相邻结构段间的端子不作电气连接

7.2.4外部导电部分

部的管道、电缆、回流系统或与地 不绝缘的相邻系统有任何电气连接。如果上述电气隔离无法实现(如不同的接地系统存在于同一个建 筑中),存在杂散电流互相流通和腐蚀的危害,应按10.2.1的规定持续监测钢轨电位,及时切断钢轨与 结构地的连接, 隧道的预应力构件可接至专用的接地端子,以满足接地保护的要求

7.2.5电缆、管道和外部电源线

应采用必要的预防措施避免杂散电流在金属结构地与轨道交通外部设施间流通。 在结构钢筋混凝土或轨道交通金属结构引入处(如隧道、高架桥、车库和车间),所有由外部进入的 金属管道、液压管道、电缆屏蔽层和接地连接线(保护用)应与结构地在电气上隔离,避免结构地与外部 接地极间有任何电气连接。可采用以下措施: 在管线上作绝缘分段,或使管线与结构地完全绝缘; 采用有独立线圈的变压器或按GB/T28026.1一2018采用TT系统, 出于安全原因.必要时各金属管线分段可与结构地相连接

7.3相邻的管线或电缴

为评估杂散电流影响,测量方法参见B.4 经验表明,走行轨与管线或电缆交叉时,最小距离

若在结构的金属部件与回流系统间设有防止高电位的电压限制装置,为减少杂散电流,电压限制装 置应满足GB/T28026.1一2018附录D的规定

8对金属结构的保护方法

本部分的保护措施旨在降低杂散电流及其腐蚀作用。常规的防腐措施均可采用。如需采用附加防 护措施,其保护原则应经受影响部门同意,并满足有关杂散电流防腐要求。 任何金属结构与牵引变电所回流母线连接,包括通过极性排流装置连接,均会导致整体杂散电流的 增加。因此,任何金属结构与牵引变电所回流母线连接前,均应考虑对走行轨和其他受影响结构的总体

影响。仅当被保护的结构远离其他结构时,可采用极性排流

为避免杂散电流腐蚀危害回流系统(见5.2)和相邻的金属结构(见5.3),调试期间应对杂散电流进 亍评估,运营期间对杂散电流进行检查。应使用正确的测量方法 直接测量杂散电流很困难,可采用间接方法进行测量,即测量回流系统对地的电阻或列车运行产生 的回流系统对地电位并采取对策。 回流系统与地非计划中的连接应尽早移除,以免因杂散电流腐蚀引起严重的损害。 对于杂散电流评估,不同区段应采用不同的方法,测量方法参见附录B

10.2.1钢轨电位持续监测

当电导率显著改变时(如在回流系统和地之间发生低电阻的电气连接)沿线的钢轨电位会发生 改变。 运营期间,钢轨电位与一个基准值进行比较,该基准值为本部分系统应满足的值, 沿线钢轨电位的变化表明电导率有变化,包括回流系统个别处钢轨与地连接,这将影响杂散电流 大小。 持续监测钢轨电位,可对回流系统的通畅进行监督,并探测回流系统与地连接以及轨道扣件污染情 况。采用方法参见C.1

10.2.2.1一般规定

如果持续监测无法实现,则应进行重复检测。 重复检测的时间问隔应视具体风险情况而定,宜为5年

10.2.2.2 走行轨电导率重复测量

电导率应满足5.2的规定,测量方法参见B.1~B.5。

10.2.2.3钢轨电位重复测量

GB/T 28026.22018

流系统与地电气连接,或走行轨电导率变化时,沿线钢轨电位会改变。此时若其他影响参数 流、列车时刻表)未发生显著变化,则上述改变可通过测量发现。 相同的地点进行后续测量,并采用相同的方法。 定时间间隔内重复测量沿线钢轨电位,如检测到轨道绝缘水平下降,则应采取措施改进。测量 C.2。

当回流系统与地电气连接,或走行轨电导率变化时,沿线钢轨电位会改变。此时若其他影响参数 如运行电流、列车时刻表)未发生显著变化,则上述改变可通过测量发现。 宜在相同的地点进行后续测量,并采用相同的方法, 在固定时间间隔内重复测量沿线钢轨电位,如检测到轨道绝缘水平下降,则应采取措施改进。测量 方法参见C.2

A.1经走行轨流入大地的杂散电流估算

牵引回流流经走行轨,引起钢轨电位变化,导致杂散电流经轨道绝缘流人大地。 虑腐蚀的危险,每单位长度的杂散电流决定了材料损耗 最严重的情况是与既有轨道交通网络接驳的末端线路或者延伸线, 计算时假设条件如下: 既有线路按诺顿等效电路建模,电源导纳按系统电阻特性的倒数估算; 在区间末端,牵引电流被注人回流系统。 钢轨电位按式(A.1)、式(A.2)式(A.3)计算

附录A (资料性附录) 杂散电流及其对金属结构影响估算

R'R 1 VR'RXG'RE

式中: URE 钢轨电位,单位为伏特(V); 1 高峰小时计算区间牵引回流平均值,单位为安培(A); Rc 走行轨/结构的特性电阻,单位为欧姆(2); Lc 走行轨/结构的特性长度,单位为米(m); L 计算区间长度,单位为米(m); R'R 走行轨单位长度纵向电阻(包括并联导体),单位为欧姆(Q2); G'RE 走行轨对地电导率,单位为西门子每千米(S/km)。 利用钢轨电位和走行轨对地电导,单位长度内的杂散电流可按式(A.4)计算。

I"s一与长度有关的钢轨泄漏入地中的杂散电流,单位为安培(A)。 由式(A.1)和式(A.4)可得式(A.5)

I's=0.5××[1e]

单位长度杂散电流小于2.5mA/m,则满足5.2的

A.2金属钢筋混凝土结构纵向电压估算

对于钢筋混凝土结构(如隧道、高架桥、道床板),杂散电流经走行轨泄漏后流入结构中。如果结构 从向不连通,杂散电流会经过结构外部的钢筋流入地中。在电导不均匀的地方,杂散电流会集中泄漏, 导致结构外部钢筋被腐蚀。结构钢筋在纵向上通过低电阻连接,会降低其纵向电压降。如果纵向电压 小于表A.1中规定的数值,则杂散电流腐蚀无大问题。因此,除了杂散电流,还需计算金属钢筋混凝土

GB/T 28026.22018

表A.1未采取阴极防护的埋地 构的正电位偏移最大充许值A

列车运行时金属钢筋混凝土结构的纵向电压降与以下因素有关: 计算区间的长度; 相邻区间的长度; 走行轨与结构间电导; 结构与地间电导; 走行轨纵向电阻; 内部连通结构的纵向电阻; 计算区间的牵引回流; 相邻区间的牵引回流。 对无限长金属钢筋混凝土结构的一个回流区间,纵向电压降计算见式(A.6)、式(A.7)

Us 金属钢筋混凝土结构的纵向电压,单位为伏特(V); G'RE 走行轨对地电导率.单位为西门子每于米(S/km): I 高峰小时计算区间牵引回流平均值,单位为伏特(V); L 计算区间长度,单位为米(m); Lc 走行轨/结构的特性长度,单位为米(m); R'R 走行轨单位长度纵向电阻(包括并联导体),单位为欧姆(Q); R's 结构的单位电阻,单位为欧姆(2)。 式(A.6)的计算方法较为保守,式中考虑计算区间两侧结构长度为无穷大,且没有考虑相邻段列车 运行时的降低效应和隧道结构对地的电导率,计算值高出实际值很多。 如果计算结果超出表A.1的规定,则应采用更精确的计算方法。

确定轨条电流与其产生电压间的关系和其电导率,需测量轨条电阻。 宜按图B.1进行测量

图B.110m轨条的电阻测量

直流电流I测量时应周期性地闭合和断开其开关电路,以检验断开时其他因素的影响。 读数偏差问题宜通过多次测量来解决。宜研究测量电路的极性变换导致的偏差较大的测量结果。 这种测量方法只有在没有牵引电流时才有效。如无法避免牵引电流,宜在同一电流时进行测量,以 消除电流对测量结果的影响。 走行轨的测量点与电流注人点间距离宜大于1m。 纵向电压降U和U,可在轨道各相邻段间进行测量。轨条电阻计算见式(B.1)

测量时,走行轨需通过绝缘节或断轨与金属预应力结构外的走行轨电气隔离。隧道可将分段设置 在与地面线路之间的过渡坡道处 可采用一种特殊的测量方法或程序测量结构区域内的钢轨电导率,无需做钢轨绝缘节。钢轨电导 率G"Rs的测量可按图B.2接线进行,3处测量电压平均值计算见式(B.2)

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注入轨道与结构间的测试直流电流I应周期性地进行合、分闸操作

B.2轨道与金属预应力结构间电导率Grs测量

G'Rs 轨道与隧道间电导率,单位为西门子每千米(S/km),1S/km=1/α·km; 1 注人电流,单位为安培(A); I RA, I RB 分别为被测量段A、B两端的外侧电流,单位为安培(A); Urs 电流注人点轨道与结构间电压,单位为伏特(V); URSA ,URsB 结构段A、B两端的轨道与结构间电压,单位为伏特(V); L 被测段长度,单位为千米(km)。

测量不受钢轨与地连接线或电压限制装置启动的

B.3没有结构钢筋的线路区段,轨道对地电导率测量

般不超过2km 被测段长度超过2km时,可采用B.4的方法,或事先设置轨道绝缘节。 隔离线路段电导率测量方法如图B.3和式(B.3)所示

电导率的计算方法见式(B.3)。

G"RE 线路与地间电导率,单位为西门子每干米(S/km,1S=1/Q); I 注入电流,单位为安培(A); URE 轨地间电压,单位为伏特(V); L—被测线路段长度,单位为千米(km)。 从两端的轨道绝缘节注人一路直流测量电流I,该电流应周期性地接入和断开,测量电流由隔离线 段钢轨流入地后进入连接线路段的钢轨。电导率可由轨地间电压和测量电流「确定。电压值的测量 需利用参考电极。参考电极的位置至少应距电流注人点50m以上,距线路30m以上。为了不影响测 量结果,要检查钢轨对地连接(如电压限制装置)均处于正确的位置

3.4没有结构钢筋的线路区段,局部电导率测量

对单行线路.局部电导率的计算见式(B.4)

图B.4局部电导率测量

( B.5 式中: G'RE 走行轨与地之间,局部电导率,单位为西门子每千米(S/km); msy 杂散电流传输比; pE 土壤电阻率,单位为欧姆米(Q2·m); a 外侧轨条与靠近轨条电极间的距离,单位为米(m); 6 外侧轨条与远离轨条电极间的距离,单位为米(m); S tg 轨间距,单位为米(m); S td 线间距,单位为米(m)。 与走行轨直接连接的设施,如排水箱涵和轨条连接线,会使轨道紧邻区域的等电位情况发生改变。 因此,距离a不应小于1m。距离b需满足电极在电位波动区域外,在城市地区通常30m。测量期间 需核查距离6是否满足要求,不满足则需加大。为评估走行轨绝缘是否满足要求,测量要在多个位置进

GB/T 28026.22018

行,特别是在与其他地下设施交叉处。 杂散电流传输比msy也适用于走行轨对地定期的绝缘评估。如果走行轨对地绝缘发生改变,流入 地中的杂散电流会随钢轨电位梯度发生相同程度的改变。 此时,需满足两个前提条件: 靠近轨条的电极与走行轨间的距离宜和与轨道平行或交叉的金属设施与轨道的距离一致; 测量周期应与时刻表周期的倍数一致 依据某点钢轨电位变化的方均根值可判断此处金属设施最高可能的电位抬升。钢轨电位变化的方 均根值与杂散电流活动电压UsCA成正比,见式(B.6)

单轨条钢轨绝缘节处的测量方法见图B.5,测试区段内轨条与轨条间、线路与线路间都不应有电气 连接。

图B.5钢轨绝缘节的测量

在导通状态时,会有几安培的持续电流通过被测试绝缘节流入钢轨。钢轨绝缘节的绝缘性能决定 了流入绝缘节的电流和远离绝缘节的电流。记录10m长测试钢轨区段的电压降U1..n和U2.n。 在开断状态时,电流切断0.5s后,直接记录U1.of和U2.ofr的电压。 钢轨绝缘节的绝缘性能F(用百分数表示)计算见式(B.7)

U 2.on X100%

GB/T 28026.22018

式中: F; 钢轨绝缘节的绝缘性能; U . on/off 钢轨测量区间1的电压,单位为伏特(V); U2.on/lf 钢轨测量区间2的电压,单位为伏特(V)。 当测量值F,95%时,表明绝缘节间有电气连接,或者绝缘节有故障

B.6金属钢筋混凝土结构间的绝缘节

结构A和B之间绝缘节电阻测量方法见图B.6。测量期间,相邻的绝缘节连接需打开,运营时再连 接上。 若不打开绝缘节2的连接,考虑到相互影响,绝缘节1的电阻相当于结构A和B段大地电阻之和, 由于结构大范围与地相连,这个电阻会非常小,不能用来评估绝缘节1的有效性。当相邻的绝缘节2打 开,结构A的一部分被切除,其接地电阻即为绝缘节1的测量电阻

图B.6金属钢筋混凝土结构绝缘节的测量

电阻测量采用四极测量方法。在首次施加测量电流前,需测量绝缘节初始基础电压Ua;接下 卖施加10A左右的电流几分钟,在电流切断前,测量绝缘节的电流I和电压U。。电流切断约 记录电压Uf 绝缘节电阻的计算见式(B.8)

C.1钢轨电位持续监测

GB/T 28026.22018

附录C (资料性附录) 杂散电流评估 通过钢轨电位评估轨条绝缘

对于持续监测DBJ/T15-150-2018 电动汽车充电基础设施建设技术规程,钢轨电位监测点为沿线特定的位置,如牵引变电所或者车站。为了得到与变化的运 行图独立的数据,需进行平均处理。平均周期建议为24h。测量需连续进行,且不能影响轨道交通正 常运行。 如果平均钢轨电位发生变化,意味着钢轨对地电导有改变,杂散电流增大。因此,监测的平均值需 与根据本部分给出的满足系统要求的基准值进行对比。 注:在杂散电流情况不清楚的既有系统,基准值难以确定。测量点之间的距离取决于对这种变化的位置定位所需 的精度。沿线钢轨电位与牵引变电所位置、时刻表、列车牵引和制动特性有关。为了得出沿线典型钢轨电位曲 线,可将测量点选择在牵引变电所和车站。这种方法能够找出回流系统电气隔离段接地点的位置,如隧道、高 架桥、其他结构钢筋下部或道床附近 采用集中式数据采集系统,可自动显示钢轨 运营维护,具体见图(

说明: 通过调制解调器或互联网连接的远程计算机; 中央处理器; 3 牵引变电所; 接触网系统: 5 回流系统(轨道); 测量传感器和数据传输网络

图C.1钢轨电位持续监测系统示意图

C.2以监测电导为目的的钢轨电位重复测量

变电所附近、车站、专用建筑或可能受杂散电流影响的建筑或装置附近 测量点附近既有或另外安装的接地电极可以用作接地参考点。测量方法见图C.1,区别在于不包 活中央处理部分。测量点钢轨电位通过数据记录器或带数据处理功能(可统计最小值、最大值和平均值 并存储)的电压表来测量和记录。为了更好地评估,可在图表中绘制出沿线各点三个测量值(最大、最 小、平均)。为了获得有用的平均值,测量周期应足够长。 对每个测量点,均可得出钢轨电位算术平均值以及最大值和最小值,这些数值形成了沿线的电压特 生。电压特性取决于电导率、钢轨电阻、运行图等参数。沿线电压特性显示了钢轨绝缘的变化,为了确 认这些变化,需开展更详细的测量,进行更全面的调查,进而根据调查结果确定解决办法。 测量时间可以是高峰小时,或者是约3倍的时刻表循环时间。 当前提条件如运量、线路配置发生变化时,对测量结果的解释需适当调整

DB63/ 960-2011 起重机械安全使用管理规范.pdfGB/T 28026.22018

[[1]]GB/T2900.36电工术语电力牵引 [2]EN12954:2001 埋于地下或浸于液体的金属结构的阴极保护 一般原则和管道应用 「31EN50162:2004 直流系统中杂散电流引起腐蚀的防护

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