《地铁杂散电流产生机理及其防护措施》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地铁杂散电流产生机理及其防护措施（3页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、Construction safety建筑安全“八/牛第.zjyj电代安全地铁碱电流产ML理及其防护哋O吴祥祖张庆贺离卫平（同济人学地下建筑与工程系） 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, Construction safety建筑安全“八/牛第.zjyj电代安全 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, Construction safety建
2、筑安全“八/牛第.zjyj电代安全我国地铁所使用的机车棊本卜都是由直流动力 牵引，存在着杂散电流腐蚀的危险，而这种腐蚀比 一般的口然腐蚀程度耍大得多（1A朵散电流引起的 金属失巫W可达9kg）,它不仅会缩短金属管线的 使用存命，而11还会降低地铁钢筋混凝上结构的强 度和耐久性，甚至酿成灾难性的事故。北京地饮一 期匸程投入运营数年后，其主体结构钢筋就发生严 貳腐蚀，隧道内水管腐蚀穿几：天津地铁也存在看 1管被杂散电流迅速恤穿的情况.在国外,如H 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F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
3、进彳j：研究，总结并提出地饮杂散电 流防护的8种措施，可供同类工程参考。1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 用土壤（电解质）的电流。该电流在另一点从土壤返 回到电源电路.当杂散电流通过十壤流动时，可利 用金屈作导体，如地中的金屈管道或电缆的金屈护 套。电流从这些金属导体流到周閑土壤时在流出处 造成腐蚀，并H电流流出处的导体能被极化至止电 位使腐蚀加速。一般來说，杂散电流的产生是因为 金属本少电阻较犬，使部分电流通过介质再回流到 金属中去。地铁杂散电流主耍來门机车接触网（第 三轨）供电冋路冋流：因为地铁列车是由直流电力 机车牵引,牵引供电为直流750V或1500V架空单
4、轨供电，利用钢轨做牵引供电的冋流线，由于冋流 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 使回流轨屮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冋馈点附近眉通过土壤車新 归入钢轨，从而使钢轨及其附近地下构筑物钢筋、 金屈管线等在电流流出处产生腐蚀。地铁朵散电流 腐蚀机理如图1所示.() ()!WAS严晉道I.总电流I.钢轨中的冋流电流 巴汹漏的杂做电流图I地铁朵散电流爛蚀机理图2南京地铁杂散电流的防护措施南京地铁南北线一期匸程包括车站、明挖隧 道、盾构法区间隧道及矿山法区间隧道等，在匸程
5、设计中主耍是根据它们各口的特点采取了相应的杂 散电流防护措施。2.1车站、明挖隧道杂散电流防护措施（1）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育能10倍，双面焊 时，拱接长度不小于钢筋也径5倍，焊缝高度不小 J 6mm o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5m将内层横向钢筋 打内层纵向钢筋全部焊接（如图2所示）。在车站打图2 明挖法.矿山法陡道结构钢筋焊接通用图结构缀两侧的中墙和侧墙引出结构钢筋的连接端了 （即杂散电流收集网连接端子），结构缝两侧
6、的连接 端子用铜饺线跨接。沿线路方向，在距年站两端75 l（）0m的上下行隧道中墙（或内侧墙）分别引出测 鼠端子，供检査用(如图3所示)。通过昼测两测屋 端子之间的电阻，可以检査电气连通情况。(2) 为了防止杂散电流对消防给水管道与水泵 机组的腐蚀，消防给水管道在进入车站前(即车站外 侧)，距离车站主体结构1. 5n)左右接一段1 2m长 绝缘管，即安装一段硬爼料法兰短管(UPVC敎料 管)；绝缘管设在干燥和易于査看及检修的地点，进 行绝缘厉，才能进入车站内，穿越道床的消防给水 管均采用蜩料绝缘管.(3) 轨旁电话、扬声器等固定设备，均采用打 膨胀螺栓解决，螺栓的尺寸按各匸种的耍求而定， 在施
7、工时避开结构主筋。(4) 对于受杂散电流影响的地卜管线，采用外 部驰动整流器使杂散电流从管道返回到钢轨上，从 而减弱杂散电流对地下管线的腐蚀。(5) 钢轨采用焊接K钢轨以减少回流钢轨的电阻。(6) 轨道采用带绝缘扣件的混凝土轨以减少杂 散电流的泄漏。(7) 地铁敞开段中所有通向地面的金属管道和 电缆等都加装绝缘管和绝缘接头，使金属管道和电缆 等同杂散电流收集网和主体结构钢筋有良好绝缘。2. 2 矿山法隧道朵散电流防护措施矿山法隧道杂散电流的防护只针对内衬墙远离 防水层结构的钢筋提出焊接耍求。连接端子和测供 端子的间距、位置如图4所示。矿山浓隧道连接瑞f和测虽端f引出位置图2.3丹构法隧道杂散电
8、流防护措施M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，并通过铁琴圈将电气连接点良好引 出。以厉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，对地铁朵散电流进行电气屏蔽，以防止地铁 杂散电流向外泄霍和对地铁结构的腐蚀。3地铁杂散电流防护措施与耍求随看我国国民经济的快速发展，以地铁为标志 的城山轨道交通系统紂到了快速发展，但由地铁 是山直流动力机车牵引，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，必须从以下儿个方而对地铁杂散电流腐蚀进 行治理。3.1消除朵散电流产生的根源，最大限度地减 小杂散电流。(
9、1) 选用分布式的牵引供电方案，变电站I叫流线 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。(2) 钢轨应焊接成长钢轨并采用点支撐，使电流回 路畅通，减小回路电阻，从而减小杂散电流的泄漏。(3) 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Z间以及钢轨与扣件Z间 均加强绝缘描施，减小回流轨电流泄漏。(4) 属于电源电路的电导体必须绝缘，防止电流 泄漏.3.2 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。(1) 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。(2) 把车站结构、盾构
10、法隧道管片连续焊接起 來，构成杂散电流收集网，减小其泄漏。3.3 对地铁附近重耍的地下金属管线等，单独 采取仃效的防护措施，同时对腐蚀情况进行监测。(1) 采取牺牲阳极的阴极保护描施进行沿线巫耍 结构及管线的保护。(2) 利用11接排流法将被保护金属传线邹9靠近 变电雄附近的冋流轨fl接用导线连接來进行保护。(3) 对车站等给排水管采用绝缘安装，管道外部 套绝缘套管(UPVC 料管)。O杜英侠(中国石油天然气第一建设公诃)漏电电流动作保护器简称漏电保 护器，乂叫漏电保护开关，主耍是用 來在设备发生漏电故障时以及对有致 命危险的人身触电进行保护。漏电保护在电气安全领域尚属比 较新的技术。近三十年
11、來，随看电子 技术的发展，高灵敏度、快速动作型 漏电保护装置获紂r极大的发展。徳 国、法国、英国、美国、日本等国乃 至国际电匸委员会都先后建立和修订 了漏电保护装胃的产品标准及其关联 标准和法规。在我国漏电保护装豐生 产厂家众多,产品品种繁多,国家制 订了国家标准偏电电流动作保护 器(GB6829-86),该标准对漏电保 护器的特性、分类、工作条件和安装 条件、结构与性能耍求、试验方法、 检验规则等方面作出了明确的规定。一、漏电保护器的原理和构成 漏电保护器A反应触电和漏电保 护方面具有高灵敏性和动作快速性， 这是其他保护电器,如熔断器、自动 开关箸无法比拟的。门动开关和熔断 器正常时要通过负
12、荷电流，他们的动 作保护值塑避越正常负荷电流來將 定，因此他们的主要作用是用來切断 系统的相间短路故障(有的口动开关 还具有过载保护功能)。而漏电保护 器是利用系统的剩余电流反应和动 作，正常运行时系统的剩余电流几乎 为零，故它的动作整定值可以整定衍 很小(一般为mA级)，当系统发生人身触电或设备外壳带电时,出现较大 的剩余电流，漏电保护器则通过检测 和处理这个剩余电流后可靠地动作， 切断电源。那么漏电保护器是如何起到保护 作用呢？我们知道，电气设备漏电时，将 呈现界常的电流或电压店号，涵电保 护器通过检测、处理此界常电流或电 用信号，促使执行机构动作。我们把 根据故障电流动作的漏电保护器叫电
13、 流型漏电保护器，根据故障电床动作 的鴻电保护器叫电压型漏电保护器。由于电压型漏电保护器结构复杂,受 外界干扰动作特性稳定性签，制造成 本高，现已星本淘汰。目前国内外漏 电保护器的研究和应用均以电流型漏 电保护器为主导地位电流型漏电保护器是以电路中零 序电流的一部分(通常称为残余电流) 作为动作信号，丄多以电子元件作为屮 间机构，缺敏度高，功能齐全，因此这 种保护装置得到越來越广泛的应用。 电流熨漏电保护器的构成分四部分：1.检测元件：检测元件可以说 是一个零序电流互感器。被保护的相 线、中性线穿过环形铁心，构成互 感器的一次线圈、，缠绕在环形铁 芯上的绕组构成了互感器的二次线圈如果没有漏电发
14、生,这时流过相 线、中性线的电流向量和等于零,因 此在.2上也不能产生相应的感应电(4) 在金属材料表面进行绝缘保护如涂漆等，这 样在防止杂散电流腐蚀的同时也町以减弱口然腐蚀 的速度。(5) 金属设备或管道上设置导流器进行引流，使 杂散迫流通过导流器而不足玄接通过金屈A而流向 介质，减小杂散电流的腐蚀。(6) 对地铁车站等设置门动监测系统，监测地下 金属结构受杂散电流腐蚀的程度.4 结语地铁杂散电流会对地铁结构及其附近埋地金属 管道、地卜构筑物钢筋等产生腐蚀，彩响结构的正 常使用与安全。因此，在地铁建设中必须结介丄程 特点采取相应的防护措施.减小杂散迫流的腐辿. 保护好地铁、地下管线及结构物等，才能真正发挥 地铁的优越性.(本文收稿：20021225) 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved,
地铁杂散电流产生机理及其防护措施
