軌道交通雜散電流對埋地燃?xì)夤艿缿?yīng)用的影響研究

陳明

摘要：在城市地下，軌道交通在運(yùn)行中非常容易導(dǎo)致雜散電流產(chǎn)生，這些雜散電流如果沒有進(jìn)行有效的管理監(jiān)測，很可能會(huì)對埋地燃?xì)夤艿涝斐奢^大的影響。文章分析了雜散電流對埋地燃?xì)夤艿赖挠绊懀s散電流會(huì)對埋地燃?xì)夤艿喇a(chǎn)生較明顯的腐蝕，再結(jié)合實(shí)際情況，對埋地燃?xì)夤艿罊z測預(yù)防雜散電流腐蝕的措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：軌道交通；雜散電流；埋地燃?xì)夤艿?；管道腐蝕；監(jiān)測防護(hù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TE988 文章編號(hào)：1009-2374（2016）32-0095-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.047

城市軌道交通的運(yùn)行離不開電力，需要通過有效的供電來實(shí)現(xiàn)對交通車輛的牽引，并且在進(jìn)入新世紀(jì)后，經(jīng)濟(jì)科學(xué)不斷進(jìn)步，在電氣工程中逐漸引入了自動(dòng)化技術(shù)。城市軌道交通正朝著機(jī)電一體化、機(jī)械功能多元化、控制智能化的趨勢發(fā)展，但這也在無形中加大了對埋地燃?xì)夤艿辣O(jiān)測的難度。關(guān)于埋地燃?xì)夤艿赖谋O(jiān)測，一直是一個(gè)較為重要的內(nèi)容。日常的檢查中都需要做好十分詳細(xì)的檢查工作，比如要檢查地面上有無土壤塌陷、滑坡、下沉、人工取土、垃圾堆積、重物堆積等情況。檢查完了地面上的情況后，還要檢查管道是否裸露、管道沿線是否有燃?xì)猱愇?、防腐層有無脫落、腐蝕等情況，而導(dǎo)致地埋燃?xì)夤艿栏g的原因較多，不僅受到天氣、水汽、溫度、環(huán)境等的影響，地下的雜散電路也是導(dǎo)致其出現(xiàn)腐蝕的主要原因之一。

1 雜散電流對埋地燃?xì)夤艿赖母g

1.1 雜散電流的來源和性質(zhì)

雜散電流是沿規(guī)定路徑之外的途徑流動(dòng)的電流，它在土壤中流動(dòng)，且與被保護(hù)管道系統(tǒng)無關(guān)。該電流從管道的某一部位進(jìn)入管道，沿管道流動(dòng)的一段距離后，又從管道流入土壤，在電流流出部位，管道發(fā)生腐蝕，這樣的情況便形成了一種雜散電流腐蝕。人們在生活中能夠遇到的雜散電流主要有：（1）外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)；（2）DC電車系統(tǒng)；（3）DC開礦以及焊接系統(tǒng)；（4）高壓DC、AC傳輸線路。雜散電流在生活中許多地方都有體現(xiàn)，在為人類的生產(chǎn)生活提供便利的同時(shí)，也對埋地燃?xì)夤艿赖倪\(yùn)行產(chǎn)生了一定的威脅，一旦埋地燃?xì)夤艿朗艿礁g，出現(xiàn)了漏洞，嚴(yán)重的可能會(huì)釀成惡性事件，因此需要高度重視對雜散電流腐蝕埋地燃?xì)夤艿赖谋O(jiān)測。雜散電流的性質(zhì)主要分為兩種，動(dòng)態(tài)雜散電流和靜態(tài)雜散電流。動(dòng)態(tài)雜散電流是指雜散電流的大小和方向隨時(shí)間發(fā)生變化；靜態(tài)雜散電流則是指雜散電流的大小和方向始終不會(huì)發(fā)生變化，處于靜止的狀態(tài)。通常情況下，雜散電流流入部位，管道得到保護(hù)，過大的雜散電流流入會(huì)造成管道局部過保護(hù)，但是如果電位過負(fù)，很可能會(huì)導(dǎo)致管道表面析出大量氫而造成防腐絕緣層損壞，進(jìn)而導(dǎo)致腐蝕的發(fā)生，并且隨著時(shí)間的推移，腐蝕的程度也會(huì)不斷增加。同時(shí)，雜散電流流出的部位，管道以鐵離子的形式溶入周圍介質(zhì)中，因而管道受到腐蝕。有學(xué)者認(rèn)為可以通過測量管道電位變化情況，并與歷史數(shù)據(jù)相比較，通過比較的結(jié)果來分析埋地管道是否受雜散電流的影響。

1.2 雜散電流的分類

雜散電流主要分為三種類型：直流電流、交流電流和大地中自然存在的地電流，每種電流的特征都有所不同。通常情況下，直流雜散電流腐蝕干擾的判斷標(biāo)準(zhǔn)：管地電位偏移判斷標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)管地電位正向偏移值小于20mV時(shí)，雜散電流的程度比較弱；當(dāng)管地電位正向偏移值在20～200mV之間時(shí)，雜散電流程度適中；當(dāng)管地電位正向偏移值大于200mV時(shí)雜散電流的程度比較強(qiáng)。

同時(shí)，關(guān)于地表土壤電位梯度判斷指標(biāo)顯示：當(dāng)土壤電位梯度小于0.5mV/m時(shí)，雜散電流的程度比較弱；當(dāng)土壤電位梯度在0.5～5.0mV/m之間時(shí)，雜散電流的程度適中；當(dāng)土壤電位梯度大于5.0mV/m時(shí)，雜散電流的程度比較強(qiáng)。此外，如果管道上的任何一處測量電位值正向偏差到100mV時(shí)或者被保護(hù)管道附近的土壤中測量的電位梯度大于2.5mV/m的時(shí)候，就應(yīng)該及時(shí)地對管道進(jìn)行陰極保護(hù)的防腐蝕措施。

1.3 雜散電流腐蝕埋地燃?xì)夤艿赖臋C(jī)理

軌道交通在運(yùn)輸?shù)倪^程中，會(huì)不斷產(chǎn)生一些雜散電流，而這些雜散電流會(huì)與土壤和附近的管道之間發(fā)生反應(yīng)。在埋地燃?xì)夤艿涝O(shè)施中，如果長時(shí)間受到雜散電流的影響，雜散電流通過土壤與管道進(jìn)行接觸，并與管道上的鐵元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將鐵元素變?yōu)閬嗚F離子和分散的電子，這些電子會(huì)進(jìn)一步對管道造成影響，逐漸對管道形成了腐蝕。而鋼質(zhì)的燃?xì)夤艿?，也是有可能?huì)發(fā)生腐蝕的，在水分和電流的作用下，管道外部結(jié)構(gòu)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，分解出電子和離子，影響了其防腐功能。

1.4 雜散電流影響因素

軌道交通中的雜散電流，主要受到三個(gè)方面因素的影響：一是列車為了開動(dòng)所需的功率帶動(dòng)的電流（Rl）；二是一種負(fù)導(dǎo)體電阻（Rs），是由負(fù)載與變電站之間形成的；三是大地與負(fù)導(dǎo)體之間發(fā)生作用，產(chǎn)生了電阻（Rn）。因此，要使雜散電流Is減小，可以通過增大Rl、Rs或減小It的方式來實(shí)現(xiàn)。一般來說，雜散電流在土壤中流動(dòng)，且與被保護(hù)管道系統(tǒng)無關(guān)。從管道的某一部位進(jìn)入管道，沿管道流動(dòng)一段距離后，又從管道流入土壤，在電流流出的部位，管道發(fā)生腐蝕，因此在這個(gè)過程中，要重點(diǎn)注意分析雜散電流的流動(dòng)情況。

2 埋地燃?xì)夤艿赖碾s散電流監(jiān)測

2.1 雜散電流監(jiān)測要點(diǎn)

要實(shí)現(xiàn)對雜散點(diǎn)的監(jiān)測，首先要針對電流特點(diǎn)來進(jìn)行分析，雜散電流大多具有隨機(jī)性，因此，在進(jìn)行監(jiān)測的過程中，可以先將整個(gè)城市軌道交通的雜散電流進(jìn)行統(tǒng)一的管理分析，從參比電極到傳感器、通信電纜等。軌道交通所產(chǎn)生的雜散電流，會(huì)在很大程度上對附近的燃?xì)夤艿涝O(shè)施產(chǎn)生影響，針對這一問題，在進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，可以由工控中心來進(jìn)行監(jiān)測，并且要保持24h監(jiān)測不間斷，觀察分析軌道交通設(shè)施中，鋼軌對結(jié)構(gòu)鋼的電壓變化、相關(guān)電阻的變化情況等，每天進(jìn)行詳細(xì)的記錄，并通過曲線圖來加以分析其變化趨勢，及時(shí)做好預(yù)防工作。同時(shí)，對于具體數(shù)據(jù)的采集和分析也一定要準(zhǔn)確，保障整個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)的有效性和真實(shí)性，提升雜散電流監(jiān)測的效率。

2.2 埋地燃?xì)夤艿婪雷o(hù)措施

（1）可以在管道上涂一層環(huán)氧煤瀝青防腐涂料，環(huán)氧煤瀝青防腐涂料的涂層致密，吸水性小，耐化介質(zhì)，耐微生物侵蝕，耐植物根須穿透，使用壽命長，能夠達(dá)到較好的防腐效果；（2）在管道上構(gòu)建一層聚乙烯防腐層，通常情況下，聚乙烯防腐層分為兩個(gè)等級(jí)，分別是普通級(jí)：≥80?m環(huán)氧粉末+170～250?m膠粘劑+1.8～3.0mm聚乙烯，加強(qiáng)級(jí)≥80?m環(huán)氧粉末+170～250?m膠粘劑+2.5～3.7mm聚乙烯。使用時(shí)可以根據(jù)所處位置的易腐蝕程度來進(jìn)行選擇；（3）電極保護(hù)法：電極保護(hù)法分為外加電源保護(hù)法和犧牲陽極保護(hù)法，一般來說，外加電源保護(hù)法不適用于人口密集的市中心，大多應(yīng)用在郊區(qū)較好，避免對其他地下金屬管網(wǎng)及構(gòu)筑物的影響，外加電源保護(hù)法是由直流電源、陽極接地、導(dǎo)線、通電點(diǎn)及測試樁、絕緣法蘭等部分組成。而犧牲陽極保護(hù)法不需要電源設(shè)備，維修簡單，輸出電流小，對鄰近金屬管道及其他金屬構(gòu)筑物不產(chǎn)生破環(huán)，因此也適于市區(qū)近郊管網(wǎng)中應(yīng)用。

3 結(jié)語

軌道交通的使用是人們對交通發(fā)展不斷的創(chuàng)新和改革的結(jié)果，除了要跟緊時(shí)代的發(fā)展步伐，在技術(shù)上保證先進(jìn)和新穎，以高技術(shù)含量的工程來滿足社會(huì)和人們的需求，對于相關(guān)的監(jiān)測防護(hù)措施也是非常有必要的。但從目前的情況來看，傳統(tǒng)的監(jiān)測方式還不夠完善，在技術(shù)上的監(jiān)測力度不夠，很可能會(huì)出現(xiàn)疏漏，往往造成埋地燃?xì)夤艿朗艿礁g的情況。埋地燃?xì)夤艿朗艿礁g，對人們來說也是一種較大的威脅，很可能會(huì)突然發(fā)生危險(xiǎn)事件，危及人們的生命安全。因此，在對埋地管道進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，需要從多個(gè)角度來進(jìn)行分析，其中關(guān)于雜散電流的監(jiān)測是一項(xiàng)重要的內(nèi)容。雜散電流伴隨軌道交通而分布在地下設(shè)施中，由于電流的特性，能夠通過土壤來進(jìn)行傳播，并逐漸對燃?xì)夤艿喇a(chǎn)生腐蝕作用。因此，在進(jìn)行檢測的過程中，需要工作人員在施工設(shè)計(jì)的時(shí)候就要考慮好當(dāng)?shù)氐木€路分布情況，同時(shí)，還要定期進(jìn)行檢查，在檢查的過程中也需要結(jié)合相關(guān)的電流知識(shí)、化學(xué)知識(shí)等，加以全面的監(jiān)測。城市的發(fā)展離不開軌道交通的建設(shè)，而做好雜散電流腐蝕的監(jiān)測和預(yù)防，也成為了非常重要的環(huán)節(jié)，還需要廣大工作者不斷加強(qiáng)監(jiān)測技巧，提升檢測力度，實(shí)現(xiàn)對雜散電流腐蝕的監(jiān)測和預(yù)防的完善。

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（責(zé)任編輯：小 燕）