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1、雜散電流防護系統施工方案武漢市軌道交通二號線一期工程雜散電流防護主要方案為“以堵為主、以排為輔、堵排結合、回流暢通、加強監測”的綜合防護措施。從施工角度來看，雜散電流系統主要包括防護排流和自動監測兩大部分。其中防護排流系統包括測防端子連接、排流電纜敷設、單向導通裝置安裝及排流柜安裝、調試等內容；自動監測系統包括參比電極及接線盒安裝、數據采集及統計處理裝置安裝及監測信號電纜敷設等。1.1.1.1 工序流程雜散電流防護工程主要施工工序如下：施工準備排流網測試電纜敷設設備安裝監測系統安裝設備接線測防端子連接系統調試雜散電流防護工程施工工序流程圖關鍵工序1.1.1.2 施工方法（1）排流網測試雜散電流2、排流網電氣回路導通測試導線導線兆歐表測防端子雜散電流排流網測防端子連接前對排流網進行全面測試。內容包括：檢查測防端子預留情況，如連接端子有無遺漏、設置位置、規格型號是否滿足設計要求、連接端子是否適于測防端子連接等；主排流網和輔助排流網電氣導通情況。排流網測試方法如下圖：1）質量控制點測防端子的檢查及排流網在測防端子連接前的測試是工序交接驗收的重要內容，此項工作應由測防端子及排流網施工單位、雜散電流防護施工單位、施工雙方監理共同參加。a 測試前測防端子及排流網施工單位應將其經過其監理批準的質量保證資料交付雜散電流防護施工單位，雜散電流防護施工監理認為資料合格后，組織以上四方單位共同到現場測試；b3、 測試合格后，由雜散電流防護施工單位作好測試記錄，四方簽字后辦理工序交接手續，否則，由雙方施工監理單位責成測防端子及排流網施工單位限期改正；c 測試用儀表應在計量檢定有效期內，測試方法正確。2）安全控制點該項工作在線路上進行，應設專職安全防護員進行防護。（2）測防端子連接測防端子連接按以下工序進行：1）測量測量所連接的測防端子間距，在測量位置處用油漆或防水筆作好標記(編號)，并記錄下測量區段名稱、標記編號及測量間距長度。根據測防端子連接后的電纜彎曲度，接線端子長度等數據及結構伸縮情況計算出所需連接電纜長度，然后將測量區段名稱、標記編號及實際電纜長度數據列表整理交給測防端子連接電纜終端制作人員。4、2）測防端子連接電纜終端制作根據測量列表數據，按照直流電纜終端頭制作工藝制作測防端子連接電纜終端并在終端頭制作好的連接電纜上作好標記。3）測防端子除銹測防端子連接前應用鋼絲刷、砂紙及磨光機將表面污垢及氧化層打磨干凈。4）測防端子連接熱縮管95mm2電纜銅接線端子測防端子螺栓螺母及墊圈 測防端子連接示意圖如圖所示，連接電纜接線端子與測防端子采用螺栓連接，連接處表面涂導電脂，中間加彈簧墊圈。連接完成后，對所有外露金屬部分涂刷瀝青漆進行防腐處理。5）連接電纜固定如所連接的測防端子間距較大、連接電纜較長以致有可能影響行車安全，在測防端子連接工作完成后，需對連接電纜整理和固定。電纜整理后應有一定弛度，電5、纜固定點不小于兩個，轉彎處也應進行固定。6）質量控制點a 測防端子連接前，應對其連接接觸面進行打磨除銹；b 測防端子與接線端子的連接螺栓應用力矩扳手緊固；c 測防端子連接完畢后必須對所有外露金屬件進行防腐處理。7）安全控制點該項工作集中在線路上進行，應設專職防護員進行安全防護。1.1.1.3 電纜敷設測防端子連接完成后，采用絕緣電纜將排流網連接到變電所排流柜負極，再由排流柜正極引至直流負母線上，形成完整的排流回路。按敷設路徑可將雜散電流排流電纜分為兩類：區間電纜，即區間排流網至變電所排流柜電纜及結構區段間排流連接電纜；站內電纜，包括車站排流網與變電所排流柜連接電纜、排流柜與直流負極柜間電纜及區6、間電纜進入站內部分。因此，雜散電流排流電纜敷設采用以下方案：（1）機械敷設因區間作業面較廣，適于機械化作業，故雜散電流區間電纜的敷設采用施工放線車機械化敷設。施工放線車上備有用于裝設電纜盤的放線架，放線架上裝有防止電纜盤及滾動鋼軸滑動的定位裝置。在電纜敷設時，可大大提高工作效率和施工質量，快速、安全。雜散電流區間電纜敷設于區間電纜支架的直流電纜層。（2）人力敷設1）絕緣電纜敷設電纜由區間進入車站后，敷設路徑變得復雜起來。隨著路徑的變換及轉彎的增加，站內只能由人力完成電纜敷設。人力敷設絕緣電纜時可采用在敷設路徑上間隔布設滑輪尼龍托輥的敷設方式。絕緣電纜敷設于車站電纜支架的直流電纜層。2）通信電纜7、敷設通信電纜為測試接線盒與站內雜散電流數據采集及統計處理裝置間電纜。因通信電纜線徑較小，材質較柔軟，應采用人力敷設。通信電纜敷設在車站電纜支架的聯跳電纜層。3）設備電源電纜監測設備(排流柜、數據采集及統計處理裝置)電源電纜敷設于電纜溝(車輛段)及變電所的電纜支架低壓電纜層，因分支較多且線徑較小，適于人力敷設。（3）質量控制點1）電纜的品種型號規格、質量符合設計要求；2）電纜敷設前后應無絞擰、鎧裝壓扁、護層斷裂、表面嚴重劃傷等缺陷；3）電纜敷設位置正確，排列整齊，固定牢固，標記位置準確，標記清楚。電纜的防火隔離措施完整、正確；4）電纜的轉彎外走向整齊清楚，電纜的標記清晰齊全，掛裝整齊無遺漏；5）8、電纜在敷設過程中，敷設速度不可超過15m/min，牽引力均應符合規定值，電纜敷設的彎曲半徑符合施工規范的要求，電纜之間不得有交叉。6）電纜的各項測試應有記錄并符合有關技術指標。（4）安全控制點1）電纜起重、裝卸、進場運輸和支盤，應有專人負責指揮，各負其責；2）電纜盤起重工作開始前，應檢查起吊、搬運工具、機具及繩索質量是否良好，接頭處必須牢固，不符合要求的嚴禁使用；3）電纜盤起重前必須綁牢，釣鉤應掛在電纜盤的重心；4）電纜盤支盤處地面應平整、結實，支架放置應水平、穩固；5）電纜敷設前，檢查電纜的型號、規格、電壓是否符合圖紙要求，檢查電纜的出廠合格證、技術資料應齊全，并用搖表測量電纜芯線的絕緣應符9、合要求；6）在電纜盤起吊、電纜牽引過程中，受力鋼絲繩的周圍、下方、內角側和起吊物的下面，嚴禁有人逗留或通過；7）不論采取何種方式敷設電纜，敷設過程中全體施工人員均應隨時注意觀察電纜，檢查電纜外表有無鎧裝壓扁、電纜絞擰和護層斷裂等未消除的機械損傷，發現問題時應立刻停止該盤電纜的敷設，并詳細記錄、及時處理；8）人工牽拉電纜過程中，用力要均勻，速度要平穩，不可猛拉猛跑，看護人員不可站在電纜盤的前方。應注意電纜與支架的磨擦；9）電纜敷設時，防止人手被電纜砸傷或擠傷，嚴禁電纜砸傷設備；10）電纜敷設應避開電纜支架及建筑物的邊、沿、角處，必要時應用襯墊防護。1.1.1.4 排流柜安裝本工程主要在牽引變電所10、內設置排流柜。排流柜的一端接負極柜內的直流負母排，另一端接隧道結構鋼筋、整體道床結構鋼筋、牽引變電所地母排。將結構鋼筋中的雜散電流單方向經正常的電氣回路引回牽引變電所的負母排，從而減少雜散電流對結構鋼筋的腐蝕。排流柜是地鐵雜散電流防護、監測系統的關鍵設備，因此排流柜的安裝成為雜散電流系統施工中的重要一環。排流柜需絕緣安裝，安裝具體方法如下：（1）測量用水準儀測量基礎槽鋼四角的水平度，測量結果應符合下表要求：序號項目允許偏差(mm)1不直度每米1全長52水平度每米1全長5（2）組立1）根據施工圖紙要求及其他設備布置情況確定排流柜安裝的前后方向；2）按照排流柜固定孔的位置將地腳螺栓焊在基礎槽鋼上，11、螺栓要焊接牢固，焊接后的螺栓應垂直，不傾斜；3）在絕緣板上四角開孔，孔的位置要與固定螺栓的位置相同，孔的直徑應大于絕緣墊直徑2mm；4）清理絕緣板及基礎槽鋼表面，在絕緣板上與基礎槽鋼接觸的地方涂上絕緣膠，將絕緣板與基礎槽鋼粘牢；5）將排流柜移到絕緣板上，在固定螺栓上安裝絕緣墊，使固定螺栓與排流柜框架絕緣。6）測量并調整排流柜的水平度和垂直度；7）用1000V兆歐表測試排流柜框架與基礎槽鋼間的絕緣情況，絕緣電阻應大于2M；8）用力矩扳手擰緊螺栓，固定排流柜。（3）質量控制點1）絕緣板安裝時必須保證槽鋼和絕緣板接觸面的清潔，絕緣板必須蓋住基礎槽鋼且絕緣板的位置必須在柜體的框架位置上；2）在基礎槽鋼12、上焊接固定地腳螺栓時，必須保證螺栓焊接牢固，焊接后的螺栓應垂直，不傾斜；3）排流柜安裝完成且一次、二次電纜接線完畢后，整體框架的對地絕緣不得小于2M(用1000V兆歐表測)；4）排流柜安裝的允許偏差及母線連接螺栓的緊固力矩值應符合施工規范的相關規定；5）安裝現場必須保證清潔。安裝前、安裝過程的間隙和安裝完畢后，應用塑料布將開關柜嚴密封蓋，防止灰塵進入。（4）安全控制點1）在基礎槽鋼上焊接作業時應對柜體、絕緣板加以防護，防止燙傷或污染柜體、絕緣板；2）安裝時，應有防止設備傾倒的措施。監測系統如圖所示，監測系統由參比電極、測防端子(整體道床、結構)、接線盒、測量電纜、變電所測試裝置、便攜式計算機及13、管理系統組成。監測系統安裝內容包括：（1）參比電極安裝接線盒通信電纜參比電極測防端子上行下行排流柜測試裝置SCADA變電所軌電位限制裝置雜散電流監測系統示意圖參比電極安設在整體道床，隧道結構側墻上，用來測試雜散電流引起隧道、整體道床內結構鋼筋極化電位，以反應結構鋼筋的腐蝕情況。雜散電流防護采用埋置式氧化鉬參比電極，其安裝方法如下：1）根據施工圖紙測點位置布置，將參比電極埋設在測防端子附近，距測防端子距離不超過1m。根據現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中。2）在選定位置鉆取直徑大于60mm、深度大于160mm的孔洞(或寬度大于60mm、深度70mm，長度14、大于160mm的方槽)，如圖所示。孔洞（砂漿填充）電極導線陶瓷外殼法蘭參比電極安裝示意圖3）除掉孔洞或方槽中的混凝土粉塊或浮塵，用自來水淋濕內表面。4）將事先配好的砂漿填料用蒸餾水(或干凈的自來水)調勻，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。5）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。6）將電極導線穿過套管取出，將孔洞或槽的空隙封堵，并用砂漿抹平。7）對有防水要求的地方按規定進行防水處理。8）將導線接入到接線盒回路中。（2）接線盒安裝接線盒安裝于參比電極附近的隧道結構側墻、車站站臺板下側墻、電纜支(托)架上。接線盒內設接線端子，用以連接測防端子15、引線、參比電極導線及連接變電所監測裝置的通信電纜。根據地鐵雜散電流腐蝕防護技術規程(CJJ 49-92)，測防端子引線截面積不小于2.5mm2，長度不宜大于10m且應具有工頻2kV以上絕緣耐壓水平。（3）監測裝置安裝本工程雜散電流監測系統采用分區監測，集中管理的方案。全線按變電所劃分為監測分區，每個監測分區在車站變電所設置一臺雜散電流數據采集和統計處理裝置，該裝置經過測量電纜與該站及該站兩端各半個區間內的結構和整體道床測防端子、對應的參比電極相連，實現對該分區數據采集、統計和存儲。該裝置還可通過變電所通信網絡采集排流柜電流(取自排流柜智能模塊)和鋼軌電位(取自軌電位限制裝置監測單元)數據，并將16、處理和統計后的數據上傳至SCADA系統。監測裝置安裝在地鐵車站變電所內排流柜內或控制室側墻上。（4）質量控制點1）參比電極安裝前應檢查其外觀有無破損、裂紋，導線與電極體連接處有無松動跡象；2）參比電極包裝開啟后應立即進行安裝；3）測試點導線截面積和長度應符合地鐵雜散電流腐蝕防護技術規程(CJJ 49-92)中的相關要求。（5）安全控制點1）設專人防護，注意來往軌道車的行駛；2）使用電動工具(水鉆)應符合安全用電規程。1.1.1.5 系統調試（1）排流系統調試雜散電流防護工程排流系統調試包括設備本體調試(排流柜、單向導通裝置)、排流網復測及整個排流系統的測試三個部分。1）排流柜調試排流柜本體調試17、前應完成以下工作：a 檢查柜內緊固件是否有松動現象，一次回路及二次回路接線端子處是否有松動及脫落現象；b 用萬用表按設備電氣原理線路圖或安裝接線圖檢查各電器連接部分是否正確，完整；c 檢查排流柜交流220V電源及二次回路接線是否正確。2）排流柜調試內容包括：a 絕緣測試：用500V兆歐表測試排流柜主回路(與結構鋼筋，主排流網、地母排及直流負母排的搭接端)與柜體的絕緣電阻應大于2M；b 上電測試： 合交流220V電源開關，柜體面板上“SUPPLY ON”電源指示燈應亮，否則應對電源進行檢查；c 二極管故障信號測試：撥動快速熔斷器連動開關使其接點閉合，排流柜面板上二極管故障指示燈應點亮，否則檢查二18、次回路接線及指示燈。d 二極管支路電流測量：按下圖，用繼電保護測試儀分別在每個二極管支路加直流電流(如5A)，排流柜面板上相應二極管支路電流表及智能監測裝置控制器面板電流值顯示正確。e 電壓測量：用繼電保護測試儀在總母排與變電所接地母排間加直流電壓(如50V)，排流柜面板數字電壓表及智能監測裝置控制器面板電壓值顯示正確。f 報警功能測試：在監測裝置上預先將排流極限定值輸入(如設電流值為10A，延時1s)，然后用繼電保護測試儀在要測試的二極管支路(排流回路)加直流電流超過設定值，監測裝置應發出報警信號。g 通信功能測試：通信功能測試配合SCADA系統調試進行。3）單向導通裝置調試單向導通裝置調試19、前應完成下列工作：a按圖紙檢查主電路和輔助電路接線是否正確；檢查所有緊固件是否緊固、彈簧墊圈是否壓平；b清掃絕緣子、二極管、熔斷器、電容器表面的灰塵；c接入電源，檢查控制電源是否工作；d扳動柜內照明燈開關，檢查照明燈是否亮；e扳動柜內電加熱器開關，檢查加熱裝置是否能正常工作。具體調試內容包括：a 隔離開關分合測試：先用手柄操作隔離開關，檢查隔離開關是否閉合到位，行程過程有無阻礙(機構檢查)，然后操作柜內電動隔離開關電源開關，檢查隔離開關是否閉合到位，行程過程有無阻礙(電氣回路及電機檢查)。b 短路保護信號測試：短路保護采用串接快速熔斷器(帶連動開關)保護。撥動快速熔斷器連動開關使其接點閉合，端20、子排及智能控制裝置應有二極管短路報警信號輸出。c 斷路保護信號測試：拔出電流傳感器二次端子，施加不大于-2.7V的直流電壓，端子排及智能控制裝置應有二極管斷路報警信號輸出。d 消弧裝置狀態信號測試：消弧裝置的主回路由可控硅組成，可控硅回路串接快速熔斷器及分流器，以向智能控制裝置提供消弧裝置回路通斷狀態信號。調試方法同二極管斷路保護信號測試。e 模擬量測試：按設備原理圖及接線圖，在相應回路施加直流模擬量(電壓或電流)信號，智能控制裝置面板應正確顯示。f 通信功能測試：通信功能測試配合SCADA系統調試進行。4）排流網復測為了檢驗測防端子的連接可靠性和排流回路的通暢，線路測防端子連接完畢、結構區段21、間連接電纜及結構或道床測防端子至排流柜排流電纜敷設連接完畢后，應對全線的排流網進行一次復測。排流網復測方法參見本節排流網測試中相關內容的描述。5）排流系統測試整個排流系統測試應在設備安裝調試結束、排流電纜敷設連接完畢、排流網復測合格并在牽引供電系統投入試運行開始后進行。其主要目的是在線路有車輛運行的情況下，檢驗排流系統完整性和良好性。(2)監測系統調試雜散電流監測系統調試內容包括：1）測量功能測試：a 監測道床結構鋼的極化電位；b 監測隧道結構鋼的極化電位；c 監測設備層結構鋼的極化電位；d 機車停止運行時，參比電極的自然本體電位。以上數據是通過安裝于車站變電所內的雜散電流數據采集和處理裝置直22、接測量而得的，在現場測量以上數據并與上位機上數據對比，其誤差應在設計允許范圍之內。2）通信接口測試：通信功能測試包括與排流柜智能監測模塊的通信接口測試、與鋼軌電位限制裝置接口通信測試及與變電所自動化系統(SCADA)接口的通信測試。監測系統通過通信接口采集和統計的數據有：排流柜排流電流的最大值、排流電流平均值、走行軌電位最大值，最小值及平均值、結構鋼極化電位超標、鋼軌電壓超標等報警信號，及設備自檢報警，通信故障報警等。調試時模擬故障信號并在監測裝置及上位機上觀察數據傳輸情況以檢測通信功能是否正常。3）計算功能測試：a 道床結構鋼對參比電極的電位變化情況；b 隧道結構鋼對參比電極的電位變化情況；23、c 監測點30分鐘平均電位超標值；d 整體道床和隧道結構鋼極化電壓最大值；e 減去本底電位后的最高電位值、最低電位值、平均電位值、正向電位平均值、負向電位平均值；f 參比電極本體電位，定時校正。檢查程序計算公式及系數，根據測量值校核監測裝置計算的正確性。4）顯示功能測試：a 監測裝置就地顯示道床結構鋼和隧道結構鋼的極化電位；b 監測裝置就地顯示機車停止運行時，結構鋼對參比電極的自然本體電位。根據現場測量及監測裝置的計算數值，觀察顯示數據是否正確。4）信息報警測試：在設定上、下限后，根據測量值和計算值進行信息報警，報警分類如下：a設備自檢報警；b通信故障報警；c 超標報警：自然本體電位過低、結構鋼極化電位超標均在上位機報警。d 模擬故障并在上位機及現場觀察報警顯示、報警音響等信息，符合設計要求。