地铁杂散电流产生机理及其防护措施

地铁杂散电流产生机理及其防护措施

地铁杂散电流产生机理及其防护措施地铁杂散电流产生机理及其防护措施

!吴祥祖

张庆贺

高卫平#同济大学地下建筑与工程系$

我国地铁所使用的机车基本上都是由直流动力牵引，存在着杂散电流腐蚀的危险，而这种腐蚀比一般的自然腐蚀程度要大得多#%&杂散电流引起的金属失重’可达()*$，它不仅会缩短金属管线的使用寿命，而且还会降低地铁钢筋混凝土结构的强度和耐久性，甚至酿成灾难性的事故。北京地铁一期工程投入运营数年后，其主体结构钢筋就发生严重腐蚀，隧道内水管腐蚀穿孔；天津地铁也存在着水管被杂散电流迅速蚀穿的情况。在国外，如日本、美国、法国、意大利、英国、加拿大和俄罗斯等国的地铁也存在杂散电流腐蚀的问题。鉴于此，本文将结合南京地铁杂散电流防护情况，对地铁杂散电流腐蚀机理进行研究，总结并提出地铁杂散电流防护的各种措施，可供同类工程参考。

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杂散电流腐蚀机理

杂散电流就是从电力设备的电源导体进入到周围土壤#电解质$的电流。该电流在另一点从土壤返回到电源电路。当杂散电流通过土壤流动时，可利用金属作导体，如地中的金属管道或电缆的金属护套。电流从这些金属导体流到周围土壤时在流出处造成腐蚀，并且电流流出处的导体能被极化至正电位使腐蚀加速。一般来说，杂散电流的产生是因为金属本身电阻较大，使部分电流通过介质再回流到金属中去。地铁杂散电流主要来自机车接触网#第三轨$供电回路回流：因为地铁列车是由直流电力机车牵引，牵引供电为直流+,-.或%,--.架空单轨供电，利用钢轨做牵引供电的回流线，由于回流轨存在着一定的电阻，牵引电流在回流轨中产生压降，同时回流轨对地也存在着电位差。对地电位差使回流轨中的部分电流漏泄到土壤中后流入地下构筑物、埋设金属管线等，沿地下构筑物、埋地金属管线流动的电流流至负回馈点附近后通过土壤重新归入钢轨，从而使钢轨及其附近地下构筑物钢筋、金属管线等在电流流出处产生腐蚀。地铁杂散电流腐蚀机理如图%所示。!"

图!

明挖法、矿山法隧道结构钢筋焊接通用图

!3总电流

4%3钢轨中的回流电流

4!3泄漏的杂散电流

图%地铁杂散电流腐蚀机理图

!南京地铁杂散电流的防护措施

南京地铁南北线一期工程包括车站、明挖隧道、盾构法区间隧道及矿山法区间隧道等，在工程设计中主要是根据它们各自的特点采取了相应的杂散电流防护措施。

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车站、明挖隧道杂散电流防护措施主体结构钢筋作电气连接，具体做到：

每一结构段#相邻两个结构缝之间为一个结构段$内层纵向钢筋、横向钢筋做到电气连接，若有搭接焊，搭接长度应不小于钢筋直径%-倍，双面焊时，搭接长度不小于钢筋直径,倍，焊缝高度不小于011。

每个结构缝两端第一排#或第二排$横向钢筋与内层所有纵向钢筋焊接；每隔,1将内层横向钢筋与内层纵向钢筋全部焊接#如图!所示$。在车站与

结构缝两侧的中墙和侧墙引出结构钢筋的连接端子#即杂散电流收集网连接端子$，结构缝两侧的连接端子用铜铰线跨接。沿线路方向，在距车站两端+,2%--1的上下行隧道中墙#或内侧墙$分别引出测

地铁杂散电流产生机理及其防护措施

量端子，供检查用%如图#所示&。通过量测两测量端子之间的电阻，可以检查电气连通情况。

!(#盾构法隧道杂散电流防护措施

盾构法区间隧道防杂散电流设计是指将管片内钢筋全部电气连通，并通过铁垫圈将电气连接点良好引出。以后在隧道管片的拼装中通过铁螺栓和螺母将各隧道管片中钢筋全部电气连通，形成一个等电位的法拉第网，对地铁杂散电流进行电气屏蔽，以防止地铁杂散电流向外泄露和对地铁结构的腐蚀。

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地铁杂散电流防护措施与要求

图#明挖法隧道连接端子和测量端子引出图

随着我国国民经济的快速发展，以地铁为标志的城市轨道交通系统得到了快速发展，但由于地铁是由直流动力机车牵引，产生的杂散电流会对钢轨及其附近地下构筑物钢筋、金属管线等产生腐蚀。因此，必须从以下几个方面对地铁杂散电流腐蚀进行治理。

#(’消除杂散电流产生的根源，最大限度地减小杂散电流。

%’&选用分布式的牵引供电方案，变电站回流线应使用不少于两根电缆，不得从一个牵引变电站向不同的线路实行牵引供电等。

%!&钢轨应焊接成长钢轨并采用点支撑，使电流回路畅通，减小回路电阻，从而减小杂散电流的泄漏。

%#&在钢轨与轨枕之间，紧固螺栓与混凝土轨枕之间、扣件与混凝土轨枕之间以及钢轨与扣件之间均加强绝缘措施，减小回流轨电流泄漏。

%$&属于电源电路的电导体必须绝缘，防止电流泄漏。

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构造杂散电流收集网，加强杂散电流的

收集，减小杂散电流向地铁外部及其沿线扩散。

%’&利用整体道床内的结构钢筋构成杂散电流收集网，使杂散电流通过收集网流向电源的负极。

%!&把车站结构、盾构法隧道管片连续焊接起来，构成杂散电流收集网，减小其泄漏。

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对地铁附近重要的地下金属管线等 …… 此处隐藏：1993字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……