孟新心

摘 要：基于馬群車(chē)輛段既有雜散電流防護(hù)措施，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)燃?xì)夤艿郎蠘O化電位的測(cè)試，分析產(chǎn)生雜散電流腐蝕的原因，以防止雜散電流流經(jīng)車(chē)輛段，進(jìn)而減少對(duì)附近燃?xì)夤艿赖挠绊?，為主要指?dǎo)思路，提出了切實(shí)可行的處理方案，以確保燃?xì)夤艿赖倪\(yùn)行安全。

關(guān)鍵詞：雜散電流防護(hù);單向?qū)ㄑb置;燃?xì)夤艿?極化電位

中圖分類(lèi)號(hào)：U231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）02-0132-02

近期，港華燃?xì)夤景l(fā)現(xiàn)埋于馬群段滬蓉高速繞城內(nèi)側(cè)綠化帶下方，與南京地鐵二號(hào)線(xiàn)工程馬群車(chē)輛段平行敷設(shè)的管道，管地電位正向偏移均值大于100mV，且強(qiáng)弱與地鐵運(yùn)行時(shí)間有較強(qiáng)相關(guān)性。根據(jù)行業(yè)規(guī)范《SY/T0017-2006埋地鋼質(zhì)管道直流排流保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，當(dāng)管道任意點(diǎn)的管地電位正向偏移均值大于100mV時(shí)，必須實(shí)施排流保護(hù)或其他防護(hù)措施。為此，對(duì)馬群地鐵站和馬群車(chē)輛段進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，將測(cè)量數(shù)據(jù)與燃?xì)夤艿罃?shù)據(jù)分析對(duì)比，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，提出了加強(qiáng)地鐵雜散電流防護(hù)的建議方案。

1 工程現(xiàn)狀及雜散電流泄漏調(diào)查

1.1 工程現(xiàn)狀

1.1.1 馬群站車(chē)站

車(chē)站為高架車(chē)站，設(shè)置有雜散電流監(jiān)測(cè)裝置及排流柜，用于監(jiān)測(cè)車(chē)站附近雜散電流泄漏情況，并結(jié)合測(cè)量數(shù)據(jù)判斷是否采取排流措施。

1.1.2 區(qū)間

地鐵線(xiàn)路與燃?xì)夤艿澜徊嫣帪楦呒軈^(qū)間，軌道按照要求采用絕緣安裝，限制雜散電流的泄漏，道床設(shè)置有雜散電流收集網(wǎng)。

1.1.3 馬群車(chē)輛段

在馬群車(chē)輛段出入段線(xiàn)與車(chē)輛段、庫(kù)外與庫(kù)內(nèi)分界處設(shè)置有單向?qū)ㄑb置，用來(lái)限制被保護(hù)區(qū)段的鋼軌電流方向，從而減少被保護(hù)區(qū)段雜散電流對(duì)結(jié)構(gòu)鋼筋及金屬管線(xiàn)的電腐蝕，保證檢修人員的人身安全。

1.2 雜散電流泄漏調(diào)查

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查、調(diào)研發(fā)現(xiàn)馬群車(chē)輛段原單向?qū)ㄑb置的工作原理，無(wú)法限制車(chē)輛段流向正線(xiàn)的雜散電流，導(dǎo)致該雜散電流對(duì)燃?xì)夤艿栏g。

2 雜散電流腐蝕分析

2.1 燃?xì)夤艿老鄬?duì)位置

燃?xì)夤艿拦苤睆?00mm，管中心距地面最小2m，最大6m，燃?xì)夤艿牢挥诔鋈攵尉€(xiàn)正線(xiàn)引出點(diǎn)位置下方，此段地鐵線(xiàn)路為高架線(xiàn)路。

2.2 雜散電流腐蝕分析

2.2.1 雜散電流的產(chǎn)生

城市軌道交通采用直流牽引供電，主要由架空的接觸網(wǎng)供電，以走行軌作為負(fù)極回流導(dǎo)體。因此回流軌道中的電流是由高電位流向低電位，即從車(chē)輛通過(guò)車(chē)輪、軌道回到牽引變電所的負(fù)極，車(chē)輛所在處為高電位，牽引變電所為低電位，軌道對(duì)地有一定的過(guò)渡電阻，這樣因電位差和過(guò)渡電阻存在，就形成對(duì)地的泄漏電流，一些回流電流從鐵軌漏出通過(guò)埋設(shè)在軌道附近的金屬管道等回到牽引變電所或其他低電位處，這樣就形成電流回路。電流從土壤流入路軌或埋地管的地方帶有負(fù)電荷為陰極區(qū)，在陰極區(qū)的金屬管道一般不受影響;電流從路軌或管道防腐絕緣層破損處流出，此處管道帶正電，為陽(yáng)極區(qū)，以鐵離子形式溶入周?chē)碾娊赓|(zhì)中，從而使陽(yáng)極區(qū)的金屬管道腐蝕。直接埋在地下的鋼筋、金屬物體更容易受到腐蝕。通常把這一部分從走行軌泄露到大地的電流稱(chēng)為雜散電流，俗稱(chēng)迷流。

2.2.2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)分析

（1）在原單導(dǎo)柜長(zhǎng)期運(yùn)行的設(shè)置定值—晶閘管導(dǎo)通閾值為12V時(shí)燃?xì)夤艿罍y(cè)量的數(shù)據(jù)曲線(xiàn)圖1所示。（2）為了驗(yàn)證晶閘管導(dǎo)通閾值對(duì)雜散電流的影響，將晶閘管閾值設(shè)為70V，次日08：30閾值調(diào)為12V時(shí)燃?xì)夤艿罍y(cè)量的數(shù)據(jù)曲線(xiàn)圖2所示。（3）在單導(dǎo)柜晶閘管完全退出時(shí)燃?xì)夤艿罍y(cè)量的數(shù)據(jù)曲線(xiàn)圖3所示。（4）在單導(dǎo)柜接線(xiàn)斷開(kāi)，次日5點(diǎn)恢復(fù)時(shí)燃?xì)夤艿罍y(cè)量的數(shù)據(jù)曲線(xiàn)圖4所示。（5）測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

極化電位測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，如表1所示。

綜合上表燃?xì)夤艿罃?shù)據(jù)，通過(guò)提高晶閘管的動(dòng)作電壓值能夠減小晶閘管導(dǎo)通頻率，雜散電流雖有所減小，但依然不符合燃?xì)夤艿罉?biāo)準(zhǔn)《SY/T0017-2006埋地鋼質(zhì)管道直流排流保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中的要求，即管道任意點(diǎn)上管地電位較自然電位正向偏移小于100mV。而斷開(kāi)單導(dǎo)柜接線(xiàn)，雜散電流有了明顯的減小，并完全符合燃?xì)夤艿罉?biāo)準(zhǔn)。

由此可判斷，由車(chē)輛段流向正線(xiàn)的電流是燃?xì)夤艿朗艿诫s散電流影響的主要因素，由正線(xiàn)流向車(chē)輛段的電流是次要因素。由于目前車(chē)輛段到正線(xiàn)方向使用二極管，且一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，所以車(chē)輛段有持續(xù)的較大電流流向正線(xiàn)，產(chǎn)生對(duì)附近燃?xì)夤艿栏g的雜散電流。

3 雜散電流腐蝕處理

3.1 雜散電流泄漏路徑分析

（1）單向?qū)ㄑb置二極管回路、消弧回路等各回路工作正常。當(dāng)絕緣節(jié)兩端電位差大于消弧裝置啟動(dòng)值后，正線(xiàn)電流方可通過(guò)回流軌流向車(chē)輛段，此措施減少了運(yùn)營(yíng)時(shí)正線(xiàn)電流流入車(chē)輛段造成雜散電流的泄漏。（2）燃?xì)夤艿赖碾s散電流主要由車(chē)輛段軌道流向正線(xiàn)軌道的電流所導(dǎo)致?？刂贫O管的導(dǎo)通，可減少車(chē)輛段流向正線(xiàn)的電流引起的雜散電流泄漏。（3）雜散電流路徑初步分析為：正線(xiàn)雜散電流經(jīng)由大地，再由車(chē)輛段處大地流至車(chē)輛段軌道，最后通過(guò)軌道流回至對(duì)應(yīng)正線(xiàn)牽引所。

3.2 主要原因分析

（1）高架區(qū)間鋼軌絕緣由于長(zhǎng)時(shí)間暴露在外，絕緣水平降低，鋼軌泄漏電阻減小，正線(xiàn)雜散電流泄漏增大。（2）車(chē)輛段庫(kù)外線(xiàn)路暴露于自然環(huán)境中，粉塵、雨雪、霜凍對(duì)其軌地間的泄漏電阻影響很大，導(dǎo)致碎石道床的絕緣降低。（3）車(chē)輛段與正線(xiàn)絕緣節(jié)兩側(cè)存在較大電位差，設(shè)置的單向?qū)ㄑb置車(chē)輛段至正線(xiàn)方向采用二極管，無(wú)法限制車(chē)輛段流向正線(xiàn)的電流。

3.3 限制雜散電流泄漏建議方案

（1）將二極管優(yōu)化為晶閘管，控制車(chē)輛段至正線(xiàn)方向的導(dǎo)通。在無(wú)列車(chē)進(jìn)出車(chē)輛段時(shí)，將正向晶閘管關(guān)斷，隔斷此方向的電流通路，可大幅改善燃?xì)夤艿赖碾s散電流。（2）正向、反向晶閘管在無(wú)列車(chē)通過(guò)時(shí)，閥值設(shè)置為高于絕緣節(jié)兩端大部分電位差，使得晶閘管基本處于關(guān)斷狀態(tài)。（3）單向?qū)ㄑb置兩側(cè)各設(shè)置一套傳感器，以判斷是否有列車(chē)通過(guò)，解決列車(chē)通過(guò)時(shí)打火問(wèn)題。

3.4 單向?qū)ㄑb置優(yōu)化方案后測(cè)量數(shù)據(jù)

優(yōu)化后單向?qū)ㄑb置正常運(yùn)行時(shí)燃?xì)夤艿罍y(cè)量的數(shù)據(jù)曲線(xiàn)圖5所示。通過(guò)以上數(shù)據(jù)可知，采用優(yōu)化后單向?qū)ㄑb置時(shí)，燃?xì)夤艿赖臉O化電位出現(xiàn)大幅度降低，基本處于50mV水平，極化電位平均值較優(yōu)化前下降約75%，有效地減小了雜散電流對(duì)燃?xì)夤艿赖母g。

4 結(jié)論與建議

結(jié)合以上分析，根據(jù)工程實(shí)際情況，對(duì)于出入段線(xiàn)與場(chǎng)段分界處（咽喉區(qū)）的單向?qū)ㄑb置，一般方案為場(chǎng)段至正線(xiàn)方向設(shè)置二極管，正線(xiàn)至場(chǎng)段方向設(shè)置晶閘管，雖然可以減少正線(xiàn)對(duì)場(chǎng)段的影響，但由于高架區(qū)間鋼軌對(duì)地、橋梁對(duì)橋墩的絕緣效果較差，仍存在正線(xiàn)雜散電流通過(guò)大地，集中由場(chǎng)段回流至對(duì)應(yīng)牽引所，過(guò)程中所形成的較大雜散電流對(duì)附近管線(xiàn)產(chǎn)生腐蝕。

因此，針對(duì)附近設(shè)有?；芫€(xiàn)的車(chē)輛段建議咽喉區(qū)單向?qū)ㄑb置中場(chǎng)段至正線(xiàn)方向、正線(xiàn)至場(chǎng)段方向均采用晶閘管，同時(shí)增加傳感器，以保證在車(chē)輛通過(guò)時(shí)晶閘管可靠導(dǎo)通，避免打火現(xiàn)象。相應(yīng)正線(xiàn)道床結(jié)構(gòu)鋼筋與車(chē)站、區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)和橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋通過(guò)絕緣支架、絕緣涂覆或絕緣綁帶進(jìn)行電氣隔離，限制雜散電流的泄漏。

參考文獻(xiàn)

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[2] SY/T0017-2006埋地鋼質(zhì)管道直流排流保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).北京：石油工業(yè)出版社，2006.