城市轨道交通供电系统杂散电流的治理.pdf

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1、城市轨道交通供电系统对地下金属结构电性干扰的检测和治理林守江(天津市嘉信技术工程公司300204)摘要随着城市轨道交通系统的快速发展，城市地下管道等地下构筑物的电性干扰危害问题也越来越突出。地铁等轨道交通的驱动系统所传送的电流可能会对周边区域内金属结构形成动态干扰；而供电系统的接地装置可能形成静态的干扰。本文论述了应用杂散电流的检测手段，对干扰的来源、干扰模式以及危害程度等方面进行定量的检测和评价的方法。进而提出了控制和治理干扰的手段。关键词电性干扰、杂散电流、干扰治理。１引言近些年来，随着经济的飞速发展，我国大型城市的以地铁为代表轨道交通有了突飞猛进的发展。这些城市的基

2、础设施建设给百姓出行带来了极大方便的同时，也对原已十分密集的地下设施产生了前所未有的危害和挑战。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的驱动方式。一旦回流通路与大地的绝缘存在问题，巨大的直流电流会流入大地，对埋地管道等地下金属构筑物形成剧烈的电性干扰，导致金属构筑物受到强烈的腐蚀，使得它们在短时间内发生泄漏或损伤。电性干扰的存在严重地威胁着城市地下管道等构筑物的运行安全。特别是城市中的埋地燃气管道，它们在城市中分布广泛，铺设密度大。一旦发生事故，往往会造成灾难性的后果，如煤气管道的腐蚀穿孔；结构钢筋的腐蚀，会破坏混凝土的整体性，降低其强度和耐久性

3、，给安全运营带来严重威胁。国外对地铁杂散电流的腐蚀都做了较为深入的研究，但国内的研究还刚刚起步。轨道交通系统中机车是一个运动变化的负荷，杂散电流腐蚀的介质一般为土壤，其情况千差万别，影响腐蚀过程的因素太多，并随时间变化，在理论分析的基础上结合大量调查研究和试验，才能提出有针对性的治理杂散电流方法。所以，城市轨道交通供电系统对地下金属构筑物危害的检测和治理，已经成为当前摆在城市管理者和广大防腐工作者面前的重要课题。２交通供电系统形成电性干扰的种类及危害轨道交通系统的电流泄露，会在城市大地中形成杂散电流。所谓的杂散电流是指在规定的电路或意图电路之外流动的电流。在规定的电路中流

4、动的电流，其中一部分自回路中流出，流入大地、水等环境中，形成了在大地中流动的干扰电流。金属电性腐蚀的原理，同电解的情况基本是一样的，即阳极进行氧化反应，阴极为还原反应。杂散电流从土壤进入金属管道的区域带有负电，为阴极区，处在阴极区的管道一般不受什么影响；当杂散电流由某一点流出时管体带正电，这一区域称为阳极区，阳极区的管体以铁离子的形式溶入周围介质中，因此阳极区的管道受到腐蚀。1杂散电流腐蚀的破坏特征是阳极区段的局部腐蚀。经验表明，1安培直流杂散电流在钢体上流出，一年内将导致大约9Kg的金属蚀失。而在杂散电流严重的区域，电流可达几十安培或几百安培，可见造成的腐蚀是相当严重的

5、。对于长距离带有防腐层的埋地金属管道，流入管道的杂散电流很大，而且电流只能从防腐层的破损处流出，因而更容易集中在管道的局部，腐蚀将是惊人的激烈。在干扰的阴极区也可能有危害，当电位过负，如小于-1.7V时，管道表面会析出大量氢，造成沥青类防腐绝缘层破坏，脱落，从而使阴极区的管道也发生腐蚀破坏。城市轨道交通对地下金属构筑物的干扰有两种主要的形态，最为典型的是因电力机车的直流牵引系统的供电通路泄漏而导致的杂散电流，其特点是在机车运行过程中形成的。它会因为机车的运行规律变化而变化，构成典型的动态杂散电流干扰。图1电流机车铁轨泄漏的电流对管道的危害在轨道交通供电系统的附近，会安装有

6、接地装置。如果这些设施的安装位置不合适，在其周围也形成杂散电流，对地下构筑物会产生电性干扰，其危害同样严重。所不同的是，这些干扰往往是相对稳定的，它们基本上长期存在，对其他设施的危害较为容易确定。这种杂散电流称之为静态杂散电流。行业标准CJJ49-92的规定：隧道结构的外表面，受杂散电流腐蚀危害控制指标是由泄漏电流引起的结构电压偏离自然电位的数值。对于地下构筑物中的钢筋，其极化电压的正向偏移平均值不应超过0.5V。３静态杂散电流的检测相对而言，静态杂散电流的检测较为简单。检测手段也更为成熟。传统的地电位梯度法应用效果较为理想。所谓地电位梯度检测法，就是使用较为精确的数字万

7、用表，万用表的一端与硫酸铜参比电极相连，另一段与受干扰的管线测试桩相连，测量干扰地区的地面电位差。根据相关的标准就可以确定该处杂散电流的存在程度。2此外，使用带存储的SCM(StrayCurrentMapping）同样是一个好的选择。它可以沿着管道检测任何杂散电流的方向和强度。通过SCM的检测数据，用户能够找出管道上的杂散电流进入点和放电点。根据这些检测数据，可以确定在管道存在的杂散电流干扰的区段，配合现场调查上就可以确定出静态杂散电流的来源，进而找到解决问题的方法。４动态杂散电流干扰的确定城市轨道交通产生的杂散电流大多属于动