一、杂散电流干扰方式
杂散电流是指在地中流动的设计之外的直流电，它来自直流的接地系统，如直流电气轨道、直流供电所接地极、电解电镀设备的接地、直流电焊设备及阴极保护系统等。其中，以城市和矿区电机车为最甚。它的干扰途径如图10-60所示。从图中可以划分三种情况：
欧阳光明（2021.03.07）
图10-60 杂散电流干扰示意图
1—供电所 2—架空线 3—轨道电流 4—阳极区5—腐蚀电流 6—交
变区 7—阴极区
1.靠近直流供电所的管道属于阳极区，杂散电流从管道上流
出，造成杂散电流电解。
2. 在干扰段中间部位的管道属于极性交变区，杂散电流可能流
入也可能流出。当电流流出时，造成腐蚀。
3.在电机车附近的管道属于阴极区，杂散电流流入管道，它起
着某种程度的阴极保护作用。
以上是一般规律。实际上杂散电流干扰源是多中心的。如矿区电机车轨道已形成网状，供电所很多，当多台机车运行时会产生杂乱无章的地下电流。作用在管道上的杂散电流干扰电位如图10-61
所示。
图10-61 杂散电流干扰电位曲线埋地钢质管道因直流杂散电流所造成的腐蚀称为干扰腐蚀。因属电解腐蚀，所以有时也称电蚀。这是管道腐蚀穿孔的主要原因之一。例如：东北地区输油管道受直流干扰的约占5％，腐蚀穿孔事
故原因的80%是由杂散电流引起的；北京地下铁路杂散电流腐蚀已经形成公害，引起了有关部门的重视。
随着阴极保护技术的推广应用，也会给地下带来大量的杂散电流。如近些年来城市地下燃气管道给水管道、地下电缆等采用了外加电流保护，在它的阳极地床附近可能会造成阳极地电场干扰。在被保护的管道(或电缆)附近可能会造成阴极电场的干扰。其干扰形式如图10-62和图10-63所示。其干扰范围与阳极排放电流和阴极保护电流密度成正比。当单组牺牲阳极输出电流大于100mA时，也应注意其干扰。
二、杂散电流腐蚀的特点
1.强度高、危害大埋地钢质管道在没有杂散电流时，只发生自然腐包蚀。大部分属腐蚀原电池型。腐蚀电池的驱动电位只有几百毫伏，而所产生的腐蚀电流只有几十毫安。在土壤中的杂散电流腐蚀，则是电解电池原理。即外来的直流电流或电位差，造成了土壤溶液中金属腐蚀。其腐蚀量与杂散电流强度成正比，服从法拉第电解定律。也就是说，假如有1A的电流通过钢管表面，流向土壤溶液，那么1a的直流杂散电流1年的时间会溶解钢铁9kg。实际上，土壤中发生的杂散电流强度是很大的，管道上管地电位可能高达8～9V，通过的电流量最大能达几百安。因此，壁厚为7～8mm的钢管，在杂散电流作用下，4～5个月即可能发生腐蚀穿孔。所以，杂散电流的腐蚀强度是一般腐蚀不能与之相比的。它是管道腐蚀穿孔的主要原因。
2.范围广随机性强杂散电流的作用范围很大，其影响可达几千
米、几十千米，这与引起杂散电流的外部电流源密切相关。杂散电源腐蚀的发生又常常是随机而变的。无论从电流方向上，还是电流强度上，都是随外界电力设施的负载情况、轨道的连接与绝缘状况、管道的绝缘状况而变化。因此，常将杂散电流的干扰称为动态干扰。这也给杂散电流的测量、排除带来了困难。
图10-62 阳极地床周围的杂散电流干扰
1—测电位曲线 2—测电流(东) 3—被干扰管道 4—测电流(西) 5—整
流器
6—被保护的管道 7—被干扰管道电位曲线 8—电流干扰区 9—电流
泄漏
直流腐蚀是引起管道泄漏的最大隐患。近年来，对杂散电流的腐蚀已引起人们的普遍关注。
图10-63 阴极保护管道的干扰
a)交叉 b)平行
三、杂散电流干扰的判断标准
地下杂散电流可以根据管一地电位偏移和地电位梯度来判断。对于此判断。各国根据国情都有自己的指标。例如，英国国家标准规定，以管道对地电位正向偏移20mV为判断指标；德国以
+100mV为标准；日本的标准是+50mV。
原石油工业部编制的《埋地钢质管道直流排流保护技术标
准》。(SYJ17—1986)，把判定标准分为两个台阶：一是确认干扰的存在，二是在确认干扰存在的前提下必须采取措施的临界指标。这一指标是：处于直流电气化铁路、阴极保护系统及其他直流干扰附近的管道，当管道任意点上管—地电位较自然电位正向偏移
20mV时，或管道附近土壤中的电位梯度大于0．5mV/m时，确认为有直流干扰；当管道上任意点管一地电位较自然电位正向偏移lOOmV或管道附近土壤中的电位梯度大于2.5mV/m时，管道应及时采取直流排流保护或其他防护措施。
日本<电蚀土壤腐蚀手册》推荐的地电位梯度与杂散电流干扰关系，见表10-69。
表10-69 地电位梯度与杂散电流干扰
四、直流干扰腐蚀的防护
(一)减少干扰源电流的泄漏
直流干扰腐蚀的产生是源于各种电气设备的电流泄漏。因此，直流干扰的防护首先应减少这些电气设备的电流的泄漏。为此，对直流电气化铁路作如下限制：
1.铁轨导电性能必须良好通过铁轨的平均电流产生的电位差不得大于3V/km。
2.铁轨接头增加电阻各区段铁轨接头增加的电阻，不得大于该区段铁轨电阻的20％。
3.铁辄与大地绝缘电气化铁轨应采取与大地绝缘的措施。对于供电方式，应采用减小供电范围，增加足够的供电所的原则，保证在供电范围内接地装置只接地一次等，来减少杂散电流源。
(二)避开干扰源的设计原则
由于干扰源的情况错综复杂，在管道设计时又不可能完全避开，为保证管道安全，应遵循下列设计原则：
1.管道走向的选择合理选择埋地管道的走向，尽量远离干扰源。当埋地管道与直流电气化铁路的铁轨接近或交叉时，相互间的距离不得小于1m，且尽量缩短与之平行的管线的长度。
2.被保护管道与非保护管道的间距，应保持足够大的距离。非联合保护的平行管道，二者间距不宜小于10m。被保护管道与其他管道交叉时，二者间的净垂直距离不应小于0．3m；当小于0．3m 时，中间必须设有坚固的绝缘隔离物，确保其不接触。双方管道在交叉点两侧10m以上的管段上，应作特加强防腐。
管道与电缆交叉时，相互间净垂直距离不应小于0.5m，交叉点两侧也各延伸10m作加强防腐。
3.对受杂散电流干扰管段的保护措施在受到杂散电流干扰的管段，可增设绝缘法兰，将被干扰管道分成若干段，以减轻干扰，把干扰限制在一定范围内。
4.在被干扰管道与干扰源之间，可埋设金属屏蔽体，以减轻干扰。
(三)增加回路电阻
1.对可能受到杂散电流腐蚀的管道，其表面的防腐层等级采用加强级或特加强级。
2.对已遭受杂散电流腐蚀的管道，可通过修补或更换防腐层，来消除或减弱杂散电流的腐蚀。
(四)排流保护技术
1．排流方法杂散电流干扰本身是一害，但掌握其本质、因势利导，就可以化害为利。排流保护就是把杂散电流变为管道阴极保护的电流，所以排流保护也属于阴极保护的方法之一。排流方式有直接排流、极性排流、强制排流和接地排流，这些排流方法及其优缺点和适用条件，见表10-70。
表10-70 排流方式的选择
在同一管道或同一系统的管道中，根据实际情况可以采用一种或几种排流方式。排流点的选择应以最佳排流效果为标准，往往要通过排流实验确定。一般情况下，可根据下列原则选定：
(1)管道上排流点的选定
1)管一地电位为正且管一轨电位差最大的点；
2)管一地电位为正且持续时间最长的点；
3)管道与铁轨(或管道)间距最小的点；
4)便于排流设备安装与维修的地点。
(2)铁轨上排流点的选定
1)扼流线圈中点或交叉跨线处；
2)直流供电所负极或负回归线。
(3)接地排流的接地地床，应选择在土壤电阻率较低的地方。
2.排流方式的结构
(1)直流排流直接排流结构如图10-64所示。
直接排流用于极性不变的阳极区，可调电阻和控制开关及熔断器的使用可用来控制流量的大小和管道的相对电位，以防排流量过大时造成防腐层的老化和剥离。
(2)极性排流极性排流的结构如图10-65所示。
极性排流是目前广泛使用的排流方法之一。它具有单向导电
性，只允许杂散电流管道排出，而不允许杂散电流进入管道，它是比较安全的排流方式。
图10-64 直接排流保护电路
1—被保护的金属管道 2—铁轨 3、4—排流电缆 5—可变电阻 6—控
制开关7—熔断器 8—电流表
上述两种排流方式都是借助于管道和铁轨之间的电位差来排流，当两个连接点的电位差较小时，所能排除的电流量很小，故保护段落很短，排流效果不佳。此时，应选择其他形式的排流方式。
(3)接地排流接地排流结构如图10-66所示。
接地排流电缆不连接到铁轨上，而是连接到一个埋在地下的辅助阳极(或牺牲阳极材料)上。将杂散电流从管道排到阳极上，经过土壤再返回铁轨。
图10-65 极性排流保护电路
1—管道 2—铁轨 3—电缆 4—可变电阻 5—整流器 6—电流表 7—控
制开关 8—熔断器
图10-66 接地式排流
接地排流保护在国外应用较少，但在我国应用较多。这是因为我国对于干扰源泄漏入地的杂散电流限制不力，造成干扰范围很大，不利于极性排流的应用；当采用极性排流时，排流连接变得十分困难。接地排流的效果要比极性排流差，排流量不易调节。还需定期更换阳极。但接地排流的适应性强、施工简单，同时又比较安
全，可以完全避免将杂散电流导入管道。因此，接地排流是使用较
多的排流方式。
接地排流的地床接地电阻要做得尽可能的小。采用牺牲阳极时
仍需填包料。
(4)强制排流当地下金属管道处于杂散电流干扰极性交变区，用直接或极性排流都无法将杂散电流排出时，需使用强制排流。强制排流的原理类似于阴极保护，它在管道与接地阳极或铁轨之间，接一可逆的恒电位仪，在外加电位差下强制排流。其电路结构如图10—67所示。由于强制排流兼有排流和阴极保护的作用。同时其设施费用节省一半，故使用此排流方式也较多。例如，在日本东京的
煤气管线上就使用得比较普遍。
图10—67 强制排流电路
对同一条管道或一系统中，可根据实际情况的需要采用一种或几种排流方式，选择一点或多点进行排流。
3.排流计算排流电流量可根据欧姆定律的原理来计算：
式中 I——排除电流量(A)；
V——管一轨电位差(V)；
R1——排流线电阻(Ω)；
R2——排流器内阻(Ω)；
R3——管道接地过渡电阻(Ω)；
R4——铁轨接地电阻(Ω)。
其中，
式中γ3——管道纵向电阻(Ω)；
ω3——管道泄漏电阻(Ω)；
γ4——铁轨纵向电阻(Ω)；
ω4——铁轨泄漏电阻(Ω)。
当采用接地排流时，R4为接地地床的接地电阻，其值应小于0．5Ω。
排流量过大会造成管～地电位过负。为保证管道排流处在最佳状态，也就是正电位得到较好的缓解，负电位又不致于过高。可以在排流电路中中入电阻，限制排流量。串入的电阻值可按下式计算：
式中 R——串入电阻(Ω)；
I——原排流量(A)；
I′——拟定排流量(A)；
V——管/轨电压(V)。
电阻器的选择，要注意具有足够的功率，以防排流量大时烧毁。排流器、排流导线的额定电流应为计算排流量的1．5～2倍。排流用的接地地床电位梯度，在水中时不大于10V/m，在土壤中不
大于5V/m。
4．排流器功能的要求
(1)在管轨电位差或管地电位波动的范围内，均能正常工作。
(2)能及时跟随管轨电位差或管地电位的急剧变化。
(3)防逆流元件的正向电阻要尽量小，反向耐压应较大。
(4)所有动接点应能承受频繁动作的冲击。
(5)应具有过载保护。
(6)结构简单，便于维护。
5.排流器宜设置在室内，设置在室外时应能适应野外环境、坚固耐用。排流器要安全接地，接地电阻不应大于4Ω。
6．对排流线敷设的要求排流线应对地绝缘，架宅敷设时应满足下列要求，并符合低压电力线路敷设工程的规定。
(1)电缆必须采用吊挂方式，吊挂强度不应小于GJ-20×7的钢绞线的机械强度。其接地电阻不应大于10Ω。
(2)采用裸电线或绝缘电线架设时，应采用截面积为16mm2及以上的铝线，或具有同等机械强度的铜线。
(3)架空线的高度，当跨越铁路和公路时不应小于6m，其他场合不应小于5m。
(4)当排流线与架空通信线等弱电线路同杆敷设时，应敷设在架空弱电线的下方。若采用裸线时，间距为0．75m；若采用绝缘电线时，间距为0．3m。
7．排流线埋地敷设时的要求
(1)不应使用裸金属护套电缆或橡胶绝缘电线。
(2)敷设方式可采用穿电缆管、电缆沟或直埋。
(3)直埋时的覆土厚度，当有重物压迫危险时应大于1.2m，其他场合为0．7m。
8．接地排流的电位梯度，在水中设置时不得超过10V/m，在土壤中设置时不得超过5V/m。
9．排流线与管道应采用焊接连结。焊接处的管道要采取局部补强。接点电阻不大于0．01Ω，机械强度不小于排流线的机械强度。
(五)排流效果的评定
排流工程安装后，应立即投入试运调整，以期达到和接近下述目标：
1.对于已经施加阴极保护的管道或管道系统，应使被干扰管段上任意测定点的管——地电位达到阴极保护电位标准。
2.对于未施加阴极保护的管道或管道系统，应使被干扰管段上任意测定点的管一地电位达到未受干扰时的状态。
上述目标实属理想状态，一般很难实现。当达不到时，可按表10-71的排流前后实测正电位指标进行评定。
表10-71 排流保护效果评定指标
正电位平均值比的计算方法如下：
式中ηv——正电位平均值比(％)；
V avl(+)——正电位平均值(V)；
V av2(2)——排流后正电位平均值(V)。
正电位平均值可按下式计算：
式中 n——测量时间段内正、负电位读数的总次数。
由于电机车运行频繁，所以排流效果的评定是一项很复杂的工作。一般选取评定测试点不应少于3点，对于长距离管道则不应少于5点。排流效果评定点必须包括排流点、干扰缓解较大的点和干扰缓解较小的点。在测取排流前后的参数时，必须统一测定时间段、读数时间间隔、测试方法和仪表设备。
测定时必须注意，排流后负电位的变化虽然在指标中没有提到，但负电位变化也不应负得太多。
(六)排流系统的调整
排流系统的调整是为了使受干扰管道全面得到保护，一般应采用以下方法：
首先改变排流点的位置，或增加排流点及设施；调整各排流点
的排流量。
同时，对同系统中的不同管道进行具有电流调节机能的连连，并行电流的调节；对绝缘法兰跨接，并进行电流调节。
此外，为了提高排流效果，可采用其他有效的辅助设施。
五、交流干扰的危害与防护
(一)交流干扰的危害
交流电引起的腐蚀要比直流电于扰的强度小得多，大约为直流电的1％或更小。但是，当高压输电线与管道平行架设时，由于静电场和交变磁场的影响，在钢管上感应出交流电压和电流，对管道的危害则是不可忽视的。尤其是在交、直流叠加情况下，交流电的存在可引起电极表面的去极化作用，造成腐蚀的加剧，形成穿孔。同时。交流干扰还可加速绝缘层的老化，特别是在防腐绝缘层的破损处，易引起防腐层的剥离。交流干扰还会使阴极保护无法在控制电位的范围内正常进行，使牺牲阳极发生极性逆转，电流效率降低。故障情况下，对管道会造成危险，甚至危及操作人员的安全。交流干扰腐蚀的危害已日益被人们所重视。
交流干扰作用于埋地金属管道。按其干扰电压作用的时间可分为：
1．瞬间干扰强电线故障时产生的干扰电压可达几千伏以上，由于干扰电压作用的持续时间在1s以下，故称瞬间危险干扰电压。此电压对人身安全和设备均可构成威胁。高压电还会引起管道防腐层击穿；在管道与电力系统接地极距离不当时，还会产生电弧
通道，引起管壁烧穿事故。
2．间歇干扰在电气化铁路附近的管道上，所感应产生的几伏、几十伏，直至几百伏的干扰电压。作用时间时断时续、随电气铁道馈电网内负载变化。
3．持续干扰高压输电线路运行时，在管道上感应产生的交流电压，可由几伏、几十伏到几百伏。其作用时间长，只要高压输电线路上有电流，管道上就有感应电压，埋地管道则会在此干扰电压下产生交流腐蚀。
(二)交流干扰状态
对管造成危险影响的高压输电线路，有以下三种状态：
1.三相对称中点直接接地的高压输电线(110kv以上)及交流电气化铁路供电线处在相导线接地短路时的故障状态。中性点直接接地的输电线发生单相短路接地故障时，对附近管道产生的电磁感应电压极高。特别是系统电容量大、电压级别高的电力系统中，短路电流可达10～60kA，交流干扰电压可达千伏以上。
如果短路瞬间，在故障附近的地面上有管道的附属设施(如阀门、泵等设备)，而操作人员恰巧去触及阀门时，就会威胁操作人员与设备的安全。
2.三相对称中性点对地绝缘或不直接接地的高压输电线(多指60kV以下)，当两相导线同时在不同地点接地时的故障状态。
3.不对称高压线路、直供式交流电气铁路在正常运行状态或在相导线接地时的强行运行状态。
当埋地管道与电厂、变电站和高压杆塔的接地装鼍接近时，或
与交流电气化铁路交叉时，应考虑由于电流流过接地装置(或轨道)而产生的地电位升高所造成的危险影响。
(三)干扰途径
强电线路对埋地管道的干扰影响主要有三种方式：容性耦合、磁感应耦合和阻性耦合。其对管道的影响见表10-72。
表10-72 交流干扰方式及对管道的影响
1.静电感应(容性耦合) 这一方式主要出现在施工期间的地面管道或架设在绝缘垫(如木块)上时，通过高压线和管道之间、管道和
大
地之间的分布电容耦合作用。由于大地的屏蔽作用，当管道埋地后，这一作用就小到可以忽略不计了。原理如图10-68所示。
2．电磁感应当管道与高压线平行时，由于相电流的交变形成电磁场作用在埋地管道上，使管道不断切割磁力线而产生感应电流。这一耦合原理如同变压器，高压线一侧如同变压器的一次侧，管道一侧如同变压器的二次侧。当三相之中的各相电流相等(平衡时)、相导线到管道距离相等时，其电磁场的综合影响为零。但实
际中相电流很少处于平衡状态，三相导线距管道也不可能相等，尤其是平行间距较小时几何不对称更为突出。故障条件下(严重不平衡)将产生危险影响，其感应原理见图10-69。
图10-68 容性耦合
a)管道在地面上 b)管道在地面下
图10-69 磁干扰原理3．阻性耦合当管道与电气化铁路交叉、与强电线路的接地极(体)、发电厂、变电站接地小距离接近时，接地体上的电流流入地下，通过管道和接地体之间的电阻进行耦合作用，把交流电流直接传递到管道上，这就是阻性耦合。由于地电场衰减很快，所以一般情况下阻性耦合作用范围很小。
(四)交流干扰的计算
1．静压感应电压的计算
其中
式中 V p——管道感应交流电压(V)；
h1——单相导线地上高度(m)；
h2——埋设管道等效地面高度(m)；
r——输电线等效半径(m)；
x——输电线和管道的水平距离(m)；
V1——相导线对地电压(V)。
2.电磁感应计算
V p=2πfLMi (10-21)
式中 f——交流电频(Hz)；
L——平行段长度(km)；
M——输电线和管道间互感系数(H/km)；
i——相电流(A)。
3.阻性耦合计算
式中 Vo——接地体对远方大地电压(V)；
Io——接地体上流入大地电流(A)；
ρ——土壤电阻率(Ω·m)；
R——接地体接地电阻(Ω)；
a——接地体等效球面半径(m)；
V x——距接地体x处的大地电位和管道电位差(V)。
4.管道参数的计算
(1)管道阻抗的计算
Z=Z i+z e (10-24)
式中 Z——道阻抗(Ω/km)；
Z i——管道内阻抗(Ω/km)；
Z e——管道外阻抗(Ω/km)。
其中，管道内阻抗Zi的计算是一个复杂的零阶贝塞尔函数，计算较困难，通常可采用近似公式计算，即：
管道外阻抗Z e计算公式为：
(2)管道传播常数
式中 r o——管道外半径(m)；
σ——大地导电率。
(3)管道特性阻抗
式中 Z——管道阻抗(Ω/km)；
Z i——管道内阻抗(Ω/km)；
Z e——管道外阻抗(Ω/km)；
r o——钢管外半径(m)；
σ——大地电导率(S/m)；
R o——管道直流电阻，
δm——钢材电导率(S/m)；
油气管道的杂散电流腐蚀与防护 随着我国能源和交通工业的发展，我国油气管道与电力线路、电气化铁路的里程迅速增加。由于地理位置的限制，在油气管道与电力线路、电气化铁路的设计和建设过程中不可避免地出现了并行敷设的情况。由电力线路、电气化铁路产生的杂散电流会对油气管道产生巨大的危害。辽河油田到鞍山化肥厂的天然气管道在投产14个月后就出现多起杂散电流引起的腐蚀穿孔事故，被迫长时间停产，开挖大修。郑州煤气公司在某电厂附近的一段输气管道受电厂杂散电流的影响，也多次出现穿孔泄漏，严重威胁管道和人身的安全。由此可见，杂散电流对油气管道会产生强烈腐蚀作用。因此，开展杂散电流引起的油气管道的腐蚀与防护研究，对保障油气管道的安全运行具有十分重要的意义。 1杂散电流的形成 杂散电流是指在规定电路或意图电路之外流动的电流，又称迷走电流[1]。杂散电流主要表现为直流电流、交流电流和大地中自然存在的地电流3种状态，且各自具有不同的特点。直流杂散电流主要来源于直流电解设备、电焊机、直流输电线路；交流杂散电流主要来源于交流电气化铁路、输配电线路系统，通过阻性、感性和容性耦合在相邻的管道或金属体中产生交流杂散电流，但交流杂散电流对铁腐蚀较轻微，一般为直流腐蚀量的1%；由于地磁场的变化感应出来的地杂散电流，一般情况下只有约2μA/m2，从腐蚀角度看并不重要。
以电气化铁路车辆直流供电牵引系统产生的直流杂散电流是造成油 气管道杂散电流腐蚀的主要原因。 在电气化铁路车辆直流供电牵引系统巾，列车所需要的电流由牵引变电所提供，通过架空线向列车供电，然后经行走轨回流至牵引变电所。理想情况下行走轨电阻为0，行走轨对大地的泄漏电阻无穷大，此时经行走轨回流的电流等于牵引电流，即所有的电流都经行走轨回流至牵引变电所。但实际上行走轨的电阻不为0，当有电流通过时就形成了电位差，并且行走轨对大地的泄漏电阻也不会为无穷大，这就不可避免地造成了部分电流不经行走轨回流，而是流入大地，然后通过大地回流至牵引变电所。若铁路附近有导电性能较好的埋地金属管道(燃气管道、输油管道、供水管道等)，则部分电流会选择电阻率较低的埋地金属管道作为电流回流路径，从牵引变电所附近的管道中流出流回牵引变电所。杂散电流形成原理见图1，杂散电流形成原理等效电路见图2。
Enhance the initiative and predictability of work safety, take precautions, and comprehensively solve the problems of work safety. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 地铁杂散电流危害及防护(最新 版)
地铁杂散电流危害及防护(最新版)导语：根据时代发展的要求，转变观念，开拓创新，统筹规划，增强对安全生产工作的主动性和预见性，做到未雨绸缪，综合解决安全生产问题。文档可用作电子存档或实体印刷，使用时请详细阅读条款。 摘要：杂散电流给地铁设备、设施的安全运行和使用寿命造成影响，甚至会威胁乘客的安全，有必要对其采取防护和治理措施，以确保地铁的安全运营。文章对地铁杂散电流的危害及防护方面进行了分析。 在地铁系统中，牵引供电系统一般采用直流方式，会产生杂散电流。目前，地铁的牵引供电方式一般采用直流供电方式。在理想的状况下，牵引电流由牵引变电所的正极出发，经由接触网、电动列车和走行轨返回牵引变电所的负极。由于走行轨与大地之间的绝缘不良或不是完全绝缘，流经走行轨的电流不能全部经由走行轨流回牵引变电所的负极，有一部分电流会泄漏进入大地，然后再流回变电所，这部分泄漏到大地中去的电流就是杂散电流，也称作迷流。走行轨铺设在轨枕、道碴或整体道床上，由于钢轨与轨枕或整体道床之间不是完全绝缘状态，钢轨与大地间存在一定的过渡电阻，其阻值表示了轨道和大地之间的阻性耦合和电导性耦合。有关研究表明，钢轨与大地之间
杂散电流腐蚀机理及防护措施 地铁或轻轨一般采用直流电力牵引的供电方式,一般接触网(或第三轨)为正极,而走行 轨兼作负回流线。由于回流线轨存在着电气阻抗,牵引电流在回流轨中产生压降,并且回流轨 对地存在着电位差,回流线对道床、周围土壤介质、地下建筑物、埋设管线存在着一定的泄 漏电流,泄漏电流沿地下建筑物、埋设管线等介质至负回馈点附近重新归入钢轨,此泄漏电流 即称迷流,又称地铁杂散电流。地铁迷流主要是对地铁周围的埋地金属管道、电缆金属铠装 外皮以及车站和区间隧道主体结构中的钢筋发生电化学腐蚀,它不仅能缩短金属管线的使用 寿命,而且还会降低地铁钢筋混凝土主体结构的强度和耐久性,甚至酿成灾难性的事故。如煤 气管道的腐蚀穿孔造成煤气泄漏、隧道内水管腐蚀穿孔而被迫更换等。另外,地铁迷流同时 也对地铁沿线城市公用管线和结构钢筋产生“杂散电流腐蚀”,影响地铁以外沿线公共设施的安全及寿命。本文结合我公司参与的多条地铁线施工和运营维护管理的经验,针对杂散电流 腐蚀机理及防护措施方面浅谈管见。 1杂散电流腐蚀机理 1.1杂散电流腐蚀机理 地铁迷流对埋地金属管线和混凝土主体结构中钢筋的腐蚀在本质上是电化学腐蚀,属 于局部腐蚀,其原理与钢铁在大气条件下或在水溶液及土壤电解质中发生的自然腐蚀一样,都 是具有阳极过程和阴极过程的氧化还原反应。即电极电位较低的金属铁失去电子被氧化而 变成金属离子,同时金属周围介质中电极电位较高的去极化剂,如金属离子或非金属离子得到 电子被还原。地铁直流牵引供电方式形成的迷流及其腐蚀部位如图1所示。图中,I为牵引 电流,Ix、Iy分别为走行轨回流和泄漏的迷流。 由图1可得地铁迷流所经过的路径可概括为两个串联的腐蚀电池,即 电池I:A钢轨(阳极区)+B道床、土壤+C金属管线(阴极区); 电池II:D金属管线(阳极区)+E土壤、道床+F钢轨(阴极区)。 当地铁迷流由图1中A、D(阳极区)的钢轨和金属管线部位流出时,该部位的金属铁便与其 周围电解质发生阳极过程的电解作用,此处的金属随即遭到腐蚀。概括起来可将发生腐蚀的 氧化还原反应分为两种:当金属铁周围的介质是酸性电解质,即pH<7时,发生的氧化还原反 应是析氢腐蚀,以H+为去极化剂;当金属铁周围的介质是碱性电解质,即pH≥7时,发生的氧化还原反应是吸氧腐蚀,以O2为去极化剂。 1.2杂散电流大小 当钢轨为悬浮系统时(指全线钢轨采取对地绝缘,在任何地点不直接接地或通过其它 装置接地),虽然钢轨对地采取了一系列措施,但钢轨对地泄漏电阻在工程实施中不可能无限大,一般在5～100Ω·km范围内。同时随着地铁运营时间的推移,由于受到不可避免的污染、潮湿、渗水、漏水和高地应力作用等影响,使地铁车站以及区间隧道中的轨、地绝缘性能降 低或先期防护措施失效,势必增大了由走行轨泄漏到土壤介质中的杂散电流。当列车在两牵 引变电所间运行时,钢轨电位如图2所示,列车位置处为阳极区,钢轨电位为正,牵引变电所附 近为阴极区,钢轨电位为负。钢轨电位产生的原因是牵引回流在钢轨上产生了纵向电压。研 究表明,钢轨电位的大小与钢轨泄漏电阻的关系不大,当钢轨对地泄漏电阻在5～100Ω·km范围内变化时,受从牵引变电所至列车位置处的钢轨纵向电压钳制,钢轨对地电位基本不变。杂
交流电气化铁路杂散电流 排流工程 设 计 方 案 河南汇龙合金材料有限公司 2019年正版
随着我国电气化铁路改造以及高铁网络的建设以及特高压输电线路、变电站的建设，因其产生的杂散电流不可避免的干扰到临近的地下管道、油库等设施，导致其电位紊乱，阴极保护系统失效，腐蚀加剧，因此杂散电流的防护及排流越来越收到人们的重视，这就需要采取有效的防杂散电流措施，使杂散电流量控制在允许的范围内。杂散电流的防护工程基本上采用“以防为主，以排为辅，防排结合，加强监测”的原则。本文讲述了山东石创公司在杂散电流防护过程中的一点体会和理念。 1 杂散电流的防护原则 轨道交通直流牵引供电系统中，只要用走行轨兼做回流导体，杂散电流的产生是不可避免的。为了减少杂散电流的
危害，就应当设法减少杂散电流量。这就需要采取有效的防杂散电流措施，使杂散电流量控制在允许的范围内。杂散电流的防护工程基本上采用“以防为主，以排为辅，防排结合，加强监测”的原则。 (1) 以防为主 控制所有可能的杂散电流泄漏途径，减少杂散电流进入轨道交通系统的主体结构、设备以及沿线附近相关设施的结构钢筋。具体实施时，由于涉及到的专业多，各专业、各工种必须紧密配合，尤其在施工设计阶段更要考虑综合防治措施，尽量减少直流系统与其他建筑物的电气连接。可采取的措施有:牵引变电所内和区间的交直流供电设备在安装时与结构钢筋和结构主体绝缘安装;走行轨道在施工时，采用与轨道道床绝缘的安装方式;由外界引入轨道交通内部或由轨道交通内部引出的金属管线均应进行绝缘处理后方可引入 和引出;在轨道交通线内部设立结构钢筋电气连通，把所有结构钢筋和接地点连接在一起，将泄漏的杂散电流排流回直流系统。 (2) 以排为辅 设置杂散电流的收集系统。此收集系统为杂散电流从回流轨上泄漏后遇到的第一道小电阻的回流通道，可以将杂散电流尽量限制在本系统内部，防止杂散电流向本系统以外泄漏。
一、杂散电流干扰方式 杂散电流是指在地中流动的设计之外的直流电，它来自直流的接地系统，如直流电气轨道、直流供电所接地极、电解电镀设备的接地、直流电焊设备及阴极保护系统等。其中，以城市和矿区电机车为最甚。它的干扰途径如图10-60 所示。从图中可以划分三种情况： 图10-60 杂散电流干扰示意图 1—供电所2 —架空线3 —轨道电流4 —阳极区5—腐蚀电流6 —交变区 7— 阴极区 1.靠近直流供电所的管道属于阳极区，杂散电流从管道上流出，造成 杂散电流电解。 2.在干扰段中间部位的管道属于极性交变区，杂散电流可能流入也可能 流出。当电流流出时，造成腐蚀。 3.在电机车附近的管道属于阴极区，杂散电流流入管道，它起着某种 程度的阴极保护作用。 以上是一般规律。实际上杂散电流干扰源是多中心的。如矿区电机车轨道已形成网状，供电所很多，当多台机车运行时会产生杂乱无章的地下电流。作用在
管道上的杂散电流干扰电位如图10-61 所示 图10-61 杂散电流干扰电位曲线埋地钢质管道因直流杂散电流所造成的腐蚀称为干扰腐蚀。因属电解腐蚀，所以有时也称电蚀。这是管道腐蚀穿孔的主要原因之一。例如：东北地区输油管道受直流干扰的约占5％，腐蚀穿孔事故原因的80%是由杂散电流引起的；北京地下铁路杂散电流腐蚀已经形成公害，引起了有关部门的重视。 随着阴极保护技术的推广应用，也会给地下带来大量的杂散电流。如近些年来城市地下燃气管道给水管道、地下电缆等采用了外加电流保护，在它的阳极地床附近可能会造成阳极地电场干扰。在被保护的管道（或电缆）附近可能会造成阴极电场的干扰。其干扰形式如图10-62 和图10-63 所示。其干扰范围与阳极排放电流和阴极保护电流密度成正比。当单组牺牲阳极输出电流大于100mA时，也应注意其干扰。 二、杂散电流腐蚀的特点 1.强度高、危害大埋地钢质管道在没有杂散电流时，只发生自然腐包蚀。大部分属腐蚀原电池型。腐蚀电池的驱动电位只有几百毫伏，而所产生的腐蚀电流只有几
元坝气田埋地管道交流杂散电流排流技术研究 摘要:元坝气田站外集输埋地钢质管道的防腐一般联合采用管道外部防腐层加阴极保护的方法，集输埋地管道在运行过程中出现杂散电流干扰问题，不仅会加快管道腐蚀，同时电压过 高将对管道操作人员人身安全造成威胁。通过现场勘探、连续监测电压方式确认交流干扰的 位置、带电原因，确定干扰程度为中~强。采取安装固态去耦合器的排流措施，选择合理的 安装位置，将交流杂散电流干扰电压控制在4V以下，满足埋地钢质管道交流干扰防护技术 标准，有效消除管道交流腐蚀隐患。 关键词：埋地管道；杂散电流；交流干扰；排流；固态去耦合器 1 背景 元坝气田属于高含硫气田，集输管道在生产运行过程中发现，集气总站至元坝X0-1H管线存 在明显的交流干扰，测到最大交流电压达到25V。元坝X03H附近电压最高，距离场站越远，电位基本处于下降趋势；交流电压大小呈周期性变化，在一天内存在早上11:00-12:00和下午18:00-21:00两个峰值。 图1 干扰电压一天内变化情况 2 交流干扰的原因及程度分析 2.1 产生交流干扰原因分析 经现场排查，集气总站至元坝X03H至元坝X0-1H段主要干扰源为东河苍溪段水利发电站和500KV高压交流输电线路，苍溪段共有6座阶梯水电站，自上游至下游分别为东溪电站、蜂 子岩电站、鲤口电站、杨牟寺电站、碑沱电站及梨苑滩电站。其中的梨苑滩电站距离检测管 段最近。 2.2 交流干扰程度分析 经现场踏勘，管道沿线主要地理环境为丘陵和低山，管道埋设环境主要为农田、荒地。管道 沿线土壤电阻率为21~22Ω·m，土壤腐蚀性中~强，根据GB/T 50698-2011《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》相关条款，交流电流密度为55-122A/m2，各条线路交流干扰程度为中~强。 3 交流杂散电流的消除措施 根据GB/T50698-2011《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》，针对元坝气田埋地集输管道的交流干扰，采取加装固态去耦合器排流装置进行排流，对元坝X0-2H至元坝X0-1H、元坝 X0-1H至元坝X03H位置安装排流装置。 排流设备采用固态去耦合器，接地体采用锌合金阳极，同时采用锌带和锌合金阳极敷设在管 道一侧的方式。固态去耦合器在高压铁塔附近时，去耦合器应安装在高压铁塔与管道垂直的 位置；锌带和锌合金位于管道存在高压线或高压线铁塔一侧，敷设在排流沟内，与管道距离 大于 2.5m，不可与管道交叉；敷设 2 支锌合金阳极，每支锌合金阳极敷设间距为2米，距离 管道2.5米，埋深0.7米。 图2 排流设施安装示意图 4 效果评估
河南汇龙合金材料有限公司考虑到排流地床接地体既要保证将杂散电流排走，又要保证阴极保护电流不被排走，当管道所受的直流干扰为正电流干扰的情况下，通常接地体一般选择牺牲阳极接地体如镁阳极或者锌接地体，牺牲阳极既可以作为接地将杂散电流排入地下，还可以提供足够的阴极保护电流来抵消直流杂散电流的干扰; 当管道所受的直流干扰为负电流干扰的情况下，接地体一般可选择铜接地体，因为锌接地体等牺牲阳极自身开路电位较高，加上钳位式排流器0.5V的电压差，无法将多余电流排走。该工程正是受直流杂散电流负干扰较为严重的情况，不能选择牺牲阳极作为接地体或者牺牲阳极阴极保护系统，容易产生过保护。 高压输电线路与地下金属管道平行分布且相互距离较近时，由于磁性耦合的作用，管道上会产生交流电压，在测量上表现为管地交流电位，即由输电线路引起的交流干扰。 新大管道沿线高压输电线路较多，有些管段与高压线近距离平行，易受交流干扰。为此，对管道交流电位进行了24h连续测试，实测结果表明，新大管道存在强直流和弱交流干扰，需要采取排流保护措施。
管道上施加的强制电流阴极保护对直流干扰有明显的作用。 与轻轨平行的新大管道管段应采用排流保护，以降低杂散电流对该管段的干扰;在管道两端利用阴极保护对杂散电流的作用来降低对管道的干扰，并使该管段得到有效的阴极保护，具体设计方案如下。 (1)在管道末端增设1座阴极保护站，以减轻轻轨穿越点处至七厂段管道直流的干扰，解决该管段的阴极保护电位不足的问题。 (2)在管道与轻轨平行段预设6～8处排流设施，既可消除该管段的直流干扰，又可同时减弱其交流干扰。 (3)排流装置采用接地式排流方式，该方式位置选择灵活，对其它设施干扰小。对于轻轨铁路引起的干扰，由于管道电位波动较大，且存在正负交变现象，为防止杂散电流倒流人管道，排流器需增设防逆流装置，即极性排流器。排流接地极材料选用镁合金阳极，不仅可以提高排流驱动电压，而且还可为管道提供阴极保护。 (4)考虑到管道与轻轨平行段附近多数地域较狭窄，排流接地极采用了灵活的排布方式，接地地床方
Applied Physics 应用物理, 2015, 5(10), 123-130 Published Online October 2015 in Hans. https://www.doczj.com/doc/1a18506777.html,/journal/app https://www.doczj.com/doc/1a18506777.html,/10.12677/app.2015.510017 Research Progress on Soil Resistivity Affecting Stray Current Corrosion of Buried Pipeline Qiong Feng1, Yaping Zhang1*, Hao Yu1, Lianqing Yu1, Yan Li2 1College of Science, China University of Petroleum (East China), Qingdao Shandong 2College of Mechanical and Electrical Engineering, China University of Petroleum (East China), Qingdao Shandong Email: *zhangyp@https://www.doczj.com/doc/1a18506777.html, Received: Oct. 12th, 2015; accepted: Oct. 26th, 2015; published: Oct. 29th, 2015 Copyright ? 2015 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.doczj.com/doc/1a18506777.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Using four-electrode method to measure soil resistivity can decrease the influence caused by non- uniformity of soil compositions. Generally, soil resistivity is inversely proportional to the stray current corrosion. Factors which can affect soil resistivity may make differences to stray current corrosion, such as water content, salt content, porosity, temperature, PH value of soil and the types of salt. Within a certain range, as the water content, water saturation, salinity, temperature and porosity increase, soil resistivity decreases and then stray current corrosion aggravates. However, different types of salt have different influences on stray current corrosion. This paper analyzes how the acidic salt, alkaline salt and the salt containing Cl? affect stray current corrosion, and puts forward the outlook for the research of complex salt types. Keywords Buried Pipeline, Stray Current Corrosion, Soil Resistivity, Environmental Factors 土壤电阻率对埋地管道杂散电流腐蚀影响 的研究进展 封琼1，张亚萍1*，余豪1，于濂清1，李焰2 *通讯作者。
文件编号：GD/FS-2737 （解决方案范本系列） 地铁杂散电流危害及防护 详细版 A Specific Measure To Solve A Certain Problem, The Process Includes Determining The Problem Object And Influence Scope, Analyzing The Problem, Cost Planning, And Finally Implementing. 编辑：_________________ 单位：_________________ 日期：_________________
地铁杂散电流危害及防护详细版 提示语：本解决方案文件适合使用于对某一问题，或行业提出的一个解决问题的具体措施，过程包含确定问题对象和影响范围，分析问题，提出解决问题的办法和建议，成本规划和可行性分析，最后执行。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。 摘要：杂散电流给地铁设备、设施的安全运行和使用寿命造成影响，甚至会威胁乘客的安全，有必要对其采取防护和治理措施，以确保地铁的安全运营。文章对地铁杂散电流的危害及防护方面进行了分析。 在地铁系统中，牵引供电系统一般采用直流方式，会产生杂散电流。目前，地铁的牵引供电方式一般采用直流供电方式。在理想的状况下，牵引电流由牵引变电所的正极出发，经由接触网、电动列车和走行轨返回牵引变电所的负极。由于走行轨与大地之间的绝缘不良或不是完全绝缘，流经走行轨的电流不能全部经由走行轨流回牵引变电所的负极，有一部分电流会泄漏进入大地，然后再流回变电所，这部分泄漏
4.杂散电流参数的测试 4.1检测参数的选择及意义 杂散电流的检测是地铁杂散电流防护的重要组成部分，做好杂散电流的检测工作对保障地铁的良好运行至关重要。 地铁杂散电流难以直接测量，一般采用间接的办法来反应杂散电流的的腐蚀情况，地铁结构与设备受杂散电流腐蚀的危险性指标是由结构表面向周围电解质的泄漏电流密度和由此引起的电位极化偏移来确定的。而电流密度难以直接测量，只有通过测量埋地金属极化电位来判断。因此埋地金属极化电位是杂散电流腐蚀监测中的主要参数。 埋地金属极化电位的测量采用埋参比电极的方法。参比电极与结构钢筋之间的电位差为结构钢筋的极化电位。由于参比电极本身存在自然本体电位，且会受到各种外在因素的影响而发生变化，所以在测量时要对其进行修正校准，以提高测量精度，修正方法是在列车停运时，在没有杂散电流干扰的情况下测量结构钢对参比电极的电位作为参比电极的本体电位。为了得到极化电位的正向偏移值，自然本体电位的测量也很重要。泄露的杂散电流引起的结构钢的电位极化偏移值，即极化电位。应取在列车运行高峰时间内测得的半小时平均值。对于钢筋混凝土质的地铁主体结构钢，极化电位的正向偏移平均值不应超过0.5V[32]。 从理论上讲，埋地金属结构对地电位的地应该是无限远点的大地，这在实际测量中是难以实现的，一般以就近的大地作为地。在地铁直流牵引供电系统中，由于杂散电流的干扰作用使得接地电位发生偏移，所以不能以接地作为电压测量的基准点，需要使用合适的参比电极。在实际测量中埋地金属结构对地电位的定义是指金属结构表面与电解质之间用与同一电解质接触的参比电极测得的电位差。 参比电极作为测量电位的传感器，其性能及其可靠性是影响电位测量的关键因素。应具有以下特点：长期使用时电位稳定，重现性好，不易极化，寿命长，并有一定的机械强度，具有最低的内阻以降低电流通过时因电极内部欧姆压降而产生的误差，常用的参比电极有甘汞、银/氯化银、铜/硫酸铜电极。长效铜/硫酸铜参比电极具有电压稳定、耐极化性能好、使用寿命长、内阻小等优点，完全符合阴极保护工程中对参比电极的要求，可以作为地铁杂散电流极化电压测量的基准。 根据《地铁杂散电流腐蚀防护规程》，当采用铜/硫酸铜电极作为参比电极时测得的埋地金属结构的极化电位是埋地金属结构相对于铜/硫酸铜参比电极的电位，如相对于铜/硫酸铜电极为-500~-600mV时为自然腐蚀状态；如比此值更正，则有杂散电流腐蚀；相反，如果更负，则处于受保护状态，在-850mV下受到完全保护，腐蚀停止[14]。 研究表明[21]，轨道电位的高低直接影响结构钢筋的极化电位的大小，轨道电位过高会加剧杂散电流的泄露，使结构钢筋极化电位偏移值加大，同时由于轨道电位的存在，乘客
浅谈杂散电流及预防 发表时间：2009-11-26T14:42:37.310Z 来源：《中小企业管理与科技》2009年7月下旬刊供稿作者：周玉军王虎 [导读] 为了提高对杂散电流的认识，通过对其的分析，归纳预防办法，从而更好地预防杂散电流，杜绝早爆。 周玉军1 王虎2 （1.淮南矿业集团矿业分公司；2.淮南矿业集团潘二矿通风区） 摘要：为了提高对杂散电流的认识，通过对其的分析，归纳预防办法，从而更好地预防杂散电流，杜绝早爆。 关键词：杂散电流预防 0 引言 杂散电流也叫漏电流。它是存在于电气网路之外（如大地、风水管、矿休和其它金属物体的杂乱无章的电流）。这种电流分布广，一旦进入雷管或爆破网路，就容易引起早爆事故。杂散电流是爆存人员最担心的一种早爆因素，杂散电流对电雷管的危险程度，主要是看其是否超过单发雷管的最小起爆电流。如果杂散电流大于雷管的最小起爆电流，就有爆炸危险。 1 杂散电流的来原 1.1 动力电气设略去或照明线路漏电动力电气设备或照明路线的绝缘层破坏时，容易发生漏电，尤其在潮湿环境和有金属导体时，杂散电流就更大。 1.2 架线式电机车牵引网络漏电架线式电机车的电源来自直流变电所，经配电盘输至架空裸线，通过受电弓和电动机后，由铁轨返回，当轨道接头电阻较大，轨道与巷道底板之间的过渡电阻较小的情况下，就会有大量电流流入大地，形成杂散电流。 2 杂散电流的测量 2.1 由于杂散电流是杂乱无章的，被测的两点间介质的复杂多变，如有岩石矿物，金属物件，流体等。不同介质的电阻值相差很大，因此，杂散电流的测量是十分困难的。为了准确有效地测定杂散电流，而杂散电流测定仪的工作原理与普通电表不同，不是测定电压和电阻，而是采用等效电阻线路，直接测定出电流值，而对雷管有威胁的正是杂散电流的大小。 2.2 杂散电流测定仪的工作原理：根据等效电阻受到电流作用后，两端电压降的数值，换算成杂散电流的大小，由测定仪直接读出杂散电流的数值。图中R为等效电阻，其中电阻相当于一个电雷管的电阻，用电压表或万用表的电压档测出图中A、B两点的电压降，然后按下式算出杂散电流I值：I=V/R 式中 I—杂散电流值安培 V—被测两点间的电压降伏 R—等效电阻，一般仪表作R=1欧姆 V—电压表 R—雷管的等效电阻 I—杂散电流 A、B—测杂端点 3 杂散电流的预防 3.1 减少杂散电流的来源 3.1.1 采用不用铁轨做回路的运输方式 3.1.2 采用绝缘道砟或疏干巷道的方法，增加铁轨与大地的过度电阻，减少牵引网路的泄露电流。 3.1.3 电源变压器中心点不接地，消除单相接地现象，不用两相一地供电制，加强电路绝缘等方法均可以减少交流漏电流。 3.2 采用防杂散电流的电爆网路杂散电流引起早爆一般发生在接成网路后爆破线接触到杂散电流源。在电雷管与爆破线连接的地方，接入一个降低电压的元件，如氖灯、电容、互感器等。以阻止交流或直流通过，避免早爆。 3.3 采用抗杂散电流的电雷管 3.4 掌握杂散电流的特点，撤出爆区内的风水管、铁轨等金属物体，采取局部停电的方法进行爆破。 3.5 加强爆破线路的绝缘性 3.5.1 不用裸线连接，使爆破线没有机会接触杂散电流源。 3.5.2 加强接头处的绝缘。 4 结论 通过对杂散电流的分析，归纳总结其检测和预防办法，增强对杂散电流的了解，提高对杂散电流的认识，更好的预防杂散电流，杜绝早爆。
杂散电流的分析和研究材料学09 汪家斌09080225 广义的说,不按照规定回路流回电流源的电流都可称为杂散电流。电气化铁路、交、直流高压输电系统等都能产生杂散电流。它对金属的损耗属于电化学腐蚀范畴。金属失去电子被氧化,介质中的其它离子得到电子被还原。杂散电流分为直流型和交流型。直流杂散电流造成的管地电压高达8~9V,是普通自然腐蚀的(几百毫伏)的几百倍。如果1A的电流从钢管表面流向土壤溶液,那么一年就会溶解钢铁9kg。即壁厚为7~8mm的钢管, 4 ~5个月就可发生腐蚀穿孔。交流电引起的腐蚀大约为直流电的1%或更小。但当交、直流杂散电流叠加作用时,交流部分可引起电极表面的去极化作用,加速绝缘层的老化和使防腐层的剥离,形成穿孔。有时还会使阴极保护无法在控制电位的范围内正常进行,使牺牲阳极发生极性逆转,保护失效。城市中杂散电流的现象复杂多变,特点表现在: (1)电流强度大; (2)杂散电流源不易消除; (3)形式多样从单一的直流,交流到直交混杂; (4)电力设备使用量年年加大,给排流增大了难度。 杂散电流不光对管道造成影响,而且对地铁(轻轨),建筑物,钢架桥,矿山等同样造成大量的破坏。使得道床加速老化,混凝土中的钢筋出现腐蚀,大桥主体钢架结构出现穿孔,矿山设备加速损坏。杂散电流排流系统属于基础应用型研究, 2008年香港举行的IET-ICRE2008年会上[13],伊朗科技大学教授M.Niasati和 A.Gholami作了关于直流轨道交通下杂散电流的控制的发展历程和展望 [14](O-verview of stray current control in DC railway sys-tems)。2007年在法国城市里摩日(Limoges)举办的第一届《环境中的杂散电流》(stray current in our en-vironment)的专题讨论会,从学术和工业两方面讨论当前遇到的问题并至力于解决杂散电流带来的危害。在总结前人排流以难验的基础之上,结合保护环境的新要求,提出新的理念和方法,尝试使用新的手段来提高排流的效果。从杂散电流机理,排流方法和排流设备等方面进行了综合论述。 1杂散电流产生的主要因素和防护方法 在地铁工程实施中,虽然全线钢轨采取对地绝缘,在任何地点不直接接地或通过其它装置接地,但钢轨对地泄漏电阻率仍不可能无限大,一般在5~100Ω·km范围。当
地铁杂散电流危害及防护 摘要：杂散电流给地铁设备、设施的安全运行和使用寿命造成影响，甚至会威胁乘客的安全，有必要对其采取防护和治理措施，以确保地铁的安全运营。文章对地铁杂散电流的危害及防护方面进行了分析。 杂散电流概念： 通过工作接地极或其他途径无规律地流向大地或接地金属件的电流。 电力（一级学科）；配电与用电（二级学科） 在非指定回路上流动的电流。 机械工程（一级学科）；腐蚀与保护（二级学科）；电化学腐蚀（三级学科） 任何不按预定通路而流动的电流。 煤炭科技（一级学科）；矿山电气工程（二级学科）；矿山电气安全（三级学科）杂散电流就是一种因外界条件影响而产生的一种电流.例如在电气的高压试验中,直流泄漏或直流耐压试验中,因为高压部分对地存在电容,从而有电流从这个电容流过. 由于电气化铁路、矿山、工厂、港口各种用电设备接地与漏电，在土壤当中也会形成杂散电流的循环。 指存在于预设的电源网路之外的电流，其主要来源一般为：1.电气牵引网路流经金属物（指铺轨以外的金属物）或大地返回直流变电所的电流；2.动力和照明交流电路的漏电；3.大地自然电流；4.雷电和电磁辐射的感应电流等。 在地铁系统中，牵引供电系统一般采用直流方式，会产生杂散电流。目前，地铁的牵引供电方式一般采用直流供电方式。在理想的状况下，牵引电流由牵引变电所的正极出发，经由接触网、电动列车和走行轨返回牵引变电所的负极。由于走行轨与大地之间的绝缘不良或不是完全绝缘，流经走行轨的电流不能全部经由走行轨流回牵引变电所的负极，有一部分电流会泄漏进入大地，然后再流回变电所，这部分泄漏到大地中去的电流就是杂散电流，也称作迷流。走行轨铺设在轨枕、道碴或整体道床上，由于钢轨与轨枕或整体道床之间不是完全绝缘状态，钢轨与大地间存在一定的过渡电阻，其阻值表示了轨道和大地之间的阻性耦合和电导性耦合。有关研究表明，钢轨与大地之间的过渡电阻与通过走行轨中的电流无关，其阻值取决于轨枕和轨道紧固件的类型、轨枕下面的垫层、污染程度、气象条件。也就是说，与走行轨流人大地的杂散电流与道床类型、轨枕和轨道紧固类型有关，并还随污染程度、气象条件的变化而变化。 一、杂散电流的危害 地铁中的杂散电流是一种有害的电流，会对地铁中的电气设备、设施的正常运行造成不同程度的影响，还会对隧道、道床的结构钢和附近的金属管线造成不同程度的危害。 1．引起地铁附近建筑物结构钢筋、金属管线腐蚀地铁附近的地下金属体埋于地下，周围有电解质存在，在没有杂散电流通过时，这些金属体所承受的渗透压与溶解压通常会保持平衡状态，不会发生电化学腐蚀。但当这些金属体中流过杂散电流时，这些金属体所承受的渗透压与溶解压的平衡状态就会被打破，就要发生电化学腐蚀。在这些情况下，会有两种过程同时发生。如果城轨隧道、道床或其他建筑物的结构钢筋及附近的金属管线（如电缆、金
城市轨道交通的防杂散电流设施施工 摘要结合上海市轨道交通六号线工程土建3标段施工,分析杂散电流产生原因、作用机理,介绍上海项目防杂散电流设施施工情况。 关键词轻轨杂散电流危害防护 1 工程概况 上海市轨道交通六号线工程土建3标段位于规划的浦兴路路中13m绿化带内,起点桩号为 SK7+077.360,终点桩号为SK9+470.250,包括2站2区间,正线全长2462.89m,站房面积8231m2。标段钻 孔灌注桩总共294根,共计14688延m。PHC预制管桩686根,均为 600mm,本合同段区间承台73座。 高架桥采用简支箱梁、连续箱梁,连续梁形式,区间长2382.89m共计70跨,最大跨度80m,最小跨度25m;桥墩有71座是双柱墩、2座是独立墩,桥梁基础是打入PHC管桩或钻孔灌注桩。 2 杂散电流的危害 直流牵引供电系统中,以走行轨作负极回流导体的供电网络,在实际运行中,有少量电流不沿回流轨回到牵引变电所负极,而流向电位低、电阻率低的位置,形成杂散电流,或称为迷流。 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,因此,不可避免会有电流从走行轨泄入大地,对地下或地面的金属构件如结构钢筋、地下管线等产生严重的腐蚀。因此,对杂散电流腐蚀必须给予足够的重视,并在施工过程中加以防范,国内对这方面的研究还很欠缺。 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,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的技术和方法。 3预防杂散电流的方法 3.1减小钢轨阻抗 地铁列车走行钢轨同时作为牵引列车电流回流用,因此钢轨阻抗越小,从钢轨向外流失的杂散电流也越小。减小钢轨阻抗的有效办法是采用长钢轨,钢轨越长,钢轨接头就越少,钢轨的阻抗也就越小。钢轨接头除了用鱼尾板螺栓连接外,再在两根钢轨之间用2根断面积为120mm2以上的绝缘铜电缆连接。 3.2 走行钢轨采用点支承 减少钢轨与地面的接触面也是减小杂散电流的方法之一,为此走行钢轨采用点支承,即用混凝土轨枕作为支承。 3.3 钢轨与地绝缘 钢轨与地绝缘越好,杂散电流也就越小,为此在钢轨与混凝土轨枕之间、螺栓与混凝土轨枕之间、扣件与混凝土轨枕之间采取绝缘措施,要求轨道对杂散电流收集网的泄漏电阻值大于10Ω/km。 3. 4 设置杂散电流收集网 上海轨道交通电动车辆采用直流供电,额定电压为1500V,额定在引电流高达3000A。虽然兼作回流的走行钢轨与地之间采取了绝缘措施,又采用长钢轨,钢轨接头处加焊铜电缆,但钢轨本身具有电阻,当电流流过钢轨时因电阻作用就产生电位差。钢轨对地绝缘电阻不可能处于无穷大,有电位差就会产生杂散电流,即走行钢轨有小部分电流将流出轨道,此杂散电流在地铁中形成“迷流”。当迷流进入地铁隧道的结构钢筋及与隧道绝缘不良的金属管道、支架、桥架等时,在有电解质的情况下,这些金属设备将受到电腐蚀。为此须在地铁混凝土轨枕下道床内设置杂散电流收集网。 杂散电流收集网由上、下两排纵向钢筋组成,每排5根Φ12mm钢筋,每隔50m用一根Φ25mm以上的横向钢筋将5根纵向钢筋焊接成一整体,同时用两根Φ20mm钢筋把上、下2根横向连接钢筋焊成一体,如图1所示。上排的5根钢筋除了起杂散电流收集作用外,还起固定混凝土轨枕的作用,混凝土轨枕上预先留孔,钢筋在施工时穿进去。下排钢筋固定在混凝土道床里。
减少杂散电流的方法 1．减小钢轨阻抗 地铁列车走行钢轨同时作为牵引列车人流回流用，因此钢轨阻抗越小，从钢轨向外流失的杂散电流也越小，减少钢轨阻抗的有效办法是采用长钢轨，钢轨越长，钢轨接头就越少，钢轨的阻抗也就越小。对钢轨接头除了用鱼尾板螺栓连接外，再在两根钢轨之间用 2 根 120mm2 以上的绝缘铜电缆连接。 2．走行钢轨采用点支承 减少钢轨与地面的接触面也是减少杂散电流的方法之一，为此走行钢轨采用点支承，即用混凝土软枕作为支承。 3．钢轨与地绝缘 钢轨与地绝缘越好，杂散电流也就越小，为此在钢轨与混凝土软枕之间、紧固用螺栓与混凝土软枕之间、扣件与混凝土软枕之间采取绝缘，要求每公里轨道对杂散电流收集网的泄漏电阻值大于10?。 4．设置杂散电流收集网 上海地铁电动车辆采用直流供电．额定电压为1500V、额定在引电流高达3000A。虽然兼作回流的走行钢轨与地之间采取了绝缘措施，又采用长钢轨，钢轨接头处加焊铜电缆，但钢轨本身具有电阻，当电流流过钢轨时在电阻上就产生电位差，因钢轨对地绝缘电阻不可能处于无穷大，故有电位差就会产生杂散电流，即大行钢轨小一部分电流将流出轨道，此杂散电流在地铁中作为“迷流”。当迷流进入地铁隧道的结构钢筋及与隧道绝缘不良的金属管道、支架、桥架等时，在有电解质的情况下，这些金属设备将受到电腐蚀。为此在地铁混凝土软枕下的道床内设置杂散电流收集网。 杂散电流收集网由上、下两排纵向钢筋组成，每排钢筋为5根Φ12mm钢筋，每隔50m 用一根Φ25mm以上的横向钢筋将5根纵向钢筋焊接成一整体，同时用两根Φ20mm钢筋把上、下 2 根横向连接钢筋焊成一体，如图33所示。上排的 5 根钢筋除了起杂散电流收集作用外，还起固定混凝土软忱的作用，混凝土软枕上预先穿好孔，钢筋在施工时穿进去。下排钢筋固定在混凝土道床里。 杂散电流收集网与隧道的结构钢筋间应绝缘，不能相连。 杂散电流收集网在每个牵引变电所的两个端头设引出端子，用以测量和收集杂散电流。 防止杂散电流的方法 上述措施能使杂散电流大大减小，但仍旧免不了有一小部分杂散电流从混凝土道床流到隧道结构内的金属导体上，若不采取措施这部分杂散电流会使金属导体产生腐蚀。下面按各种设备介绍防止杂散电流的方法。 1. 电缆桥架 上海地铁工程采用金属电缆桥架，要求桥架每个支架对隧道本结构钢筋之间的绝缘电阻不小于10k?。为此支架固定时采用绝缘膨胀螺栓，绝缘测量时采用万用表，若绝缘电阻表（兆欧表），因10k?这一数值相对不大，难以读数。当桥架过成一体后，再测桥架与隧道主结构钢筋之间的绝缘电阻，会出现“假象短路”，然而测量桥架与隧道主结构钢筋之间却往往存在一个电位差。出现这种电位差的原因是： （1)大地不是绝对的等电位体 在电力工程中，总是把大地人作零电位，但实际并不如此。如图34 所示的变压器中性点接地后，从大地的同一点测量各相对地电压，若三相对地电压相等，再从A点测量L1 对地电压B点测量L2对地电压、C 点测量L3对地电压，此时三相电压值往往是不等的。因为大地的
探讨埋地金属管道交流杂散电流的防治技术 陈亮中国石油天然气管道局管道投产运行公司 【摘要】：本文重点阐述了电气化铁路交流杂散电流对埋地燃气管道腐蚀的基本原理，分析杂散电流的特点，并根据这些特点提出对埋地燃气管道采取的防护措施。 【关键词】：电气化铁路、交流杂散电流、干扰腐蚀、管道防护 一、前言 铁路是国家的重要基础设施，大众化的交通工具和综合运输体系的骨干，肩负着为全面建设小康社会提供运力支持，当好国民经济发展先行的重任。随着《中国铁路中长期发展规划》的出台，各地纷纷兴起高铁投资热潮。至2020年，中国将建成“四纵四横”高铁网，贯穿环渤海地区、长三角、珠三角三大城市群，这意味着，我国已正式步入高铁时代！ 管道运输是当今油气工业重要的运输手段，其输量大、运费少的优点非常突出，为满足各地不断增长的能源需求，中国的许多省份也在加快速度建设天然气管道项目，天然气行业的发展同时带来了机遇，省级天然气管网的里程也与日俱增。在管道与铁路的设计建设过程中，不可避免出现并行、交叉、穿跨越敷设的情况，埋地天然气金属管道将会受到电气化铁路的交流干扰，若处理不当，将会形成较大危害。因此，探索电气化铁路对埋地天然气金属管道的干扰规律并采取相应的预防措施，降低电气化铁路对埋地金属管道的干扰
影响，对于保证天然气管道的安全、平稳运行具有十分重要的意义。以山西省太原为例，目前在建的“大西铁路客运专线”以及建成的“石太铁路客运专线”存在多处穿跨越或近距离平行于山西省高压天然气管道。本文结合对“大西铁路客运专线”与山西省高压天然气管道近距离平行或交叉穿跨越路段所进行的工程安全咨询评估的相关研究内容以及在实际建设过程中所采取的解决方案，浅析电气化铁路对钢质燃气管道的交流干扰与防护技术。 二、电气化铁路牵引供电方式 我国电气化铁路采用的牵引供电方式有：有自耦变压供电（简称AT供电）、直接供电（简称TR供电）、吸流变压器供电（简称BT供电）和带回流线的直接供电（简称DN 供电）等供电方式。牵引网是由馈电线、接触网、钢轨及回流线组成的供电网络。目前，在建的“大西铁路客运专线”；“原平—西安段”即为正线采用AT 供电方式，联络线及既有线改线部分采用带回流线的直接供电方式。 最简单的牵引网是由馈电线、接触网、轨道和大地、回流线构成的供电网的总称。如：（图1所示），牵引电流从牵引变电所主变压器流出，经由馈电线送到接触网后，由受电弓引入机车，而后经机车接地电刷、轮轴，沿轨道和大地、回流线流回牵引变电所。
地铁杂散电流腐蚀及其防护措 施(通用版) Safety work has only a starting point and no end. Only the leadership can really pay attention to it, measures are implemented, and assessments are in place. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0219
地铁杂散电流腐蚀及其防护措施(通用版) 摘要:地铁主体结构钢筋、电气设备、地铁附近的埋地管线经常遭受地铁杂散电流的电化学腐蚀。这种杂散电流腐蚀减少埋地管线使用寿命,降低地铁主体结构的耐久性和强度,有时甚至造成灾难性的事故;同时造成一定的经济损失。讨论了地铁杂散电流的危害,并给出了较为详细的减少杂散电流及其防护的方法。关键词:地铁;杂散电流;防护;监测 1概述 地铁具有运量大、安全舒适、运输成本低等优点,且与地面的交通工具互不干涉,因此成为解决城市交通拥挤紧张状态的有效途径。目前地铁列车牵引动力一般用直流电,由设置在沿线的牵引变电所通过架空线或第三轨向列车馈送电量,并利用走形轨作为回流线路。直流供电的地铁系统的走形轨本身具有电阻且走形轨对地做不到完
全绝缘,所以有一部分电流从走形轨泄漏到大地。这部分从走形轨漏出的电流被称为杂散电流又叫迷流。 杂散电流从走形轨漏出后,经过地铁的道床流入大地,然后从大地流回钢轨回流点。若地铁附近有导电性能较好的埋地金属管线(如自来水管、煤气管道、电缆等),则有一部分杂散电流选择电阻率较低的埋地金属管线作为流通路径,在变电所附近从金属管线中流出流回变电所。对于走形轨杂散电流是在远离变电所的地方流出,对于埋地金属管线杂散电流是从变电所附近的部位流出,由于土壤或其它介质的作用,金属体有电流流出的部位发生电解,使金属体遭受电化学腐蚀。这种电化学反应易腐蚀地铁钢轨、地铁主体结构钢筋、地铁线路附近的埋地金属管线,减少埋地管线使用寿命,降低地铁主体结构的耐久性和强度,有时甚至造成灾难性的事故。钢轨埋设在地表面,易于发现损坏状况,且便于更换,所以杂散电流腐蚀对其的危害不是很大;但由于地铁主体结构钢筋和埋地金属管线埋设在地下,其腐蚀情况不易察觉,所以杂散电流腐蚀对地铁主体结构钢筋和埋地金属管线的腐蚀危害是很大的。例如从20世纪70年代开始运行