毕业设计题目：杂散电流的防护及测试方法研究毕业设计专题题目：
毕业设计主要内容和要求：
1、了解杂散电流产生的原理和危害；
2、分析杂散电流的分布规律和影响因素；
3、研究杂散电流相关参数的测试方法；
4、提出杂散电流的防治方法。
摘要
随着科学技术的不断进步和城市化交通系统的大力发展，人口的增多与城市化规模的不断扩大，现有的交通系统已经不能够满足现代化城市发展的需要。城市轨道交通作为一种较成熟的交通方式，凭借其运量大、干扰小、快捷、方便、安全的特点走进了我们的生活，以缓解日益突出的城市交通问题。然而在机车运行过程中产生的杂散电流对周围环境、设备和人员安全造成的危害也逐渐被关注。
当前各运营线路中杂散电流的特点为分布复杂、影响因素多、参数测量困难、腐蚀危害程度的判定依据不明确，造成杂散电流的治理极其困难。
本文首先阐述了杂散电流的定义、引起杂散电流的原因以及杂散电流的分布规律和危害，总结了国内外对杂散电流的防治方法。本文针对防护方法进行了两方面的研究：一是对城市轨道交通系统本身采取措施，从根源上来减少杂散电流的产生；二是对邻近轨道交通系统的地下结构采取措施。为了使防护方法能够更好的实现功能，需要在进行防护的同时对杂散电流和能够影响杂散电流的一些参数进行检测。检测的参数主要有：结构钢极化电位、轨道电位、轨道纵向电阻、轨地过渡电阻等。
关键词：轨道交通；杂散电流；测试；防护
ABSTRACT
With the continuous advancement of technology and urbanization development of transport system, the increase in population and urbanization keeps expanding, the existing transportation system is not able to meet the modern needs of urban development. Urban rail transit as a more mature way of transport, with its large volume, interference characteristics of small, fast, convenient and safe has come into our lives, to alleviate the growing traffic problems. However, the harm caused by stray currents generated in the locomotive running on the surrounding environment, equipment and personnel safety have gradually been concerned about.
In the current various operations line the stray currents present situation, its characteristic as the distribution complex, the influence factor many, the corrosion survey parameter difficulty, the corrosion degree determination basis is not clear about, creates the stray currents to prevent extremely difficultly.
This article first describes the Definition stray currents, stray currents caused by stray currents, as well as the stray currents distributed rule and the harm, summarized domestic and foreign to the stray currents preventing and controlling method. This article both for the protection of research: first, on the Metro and light rail system itself to take measures, from root to reduce stray currents; second to is close to the subway light rail the underground structure to take the measure. In order to make the protection better able to achieve, during the protection at the same time some of the parameters of the stray currents and stray current testing. The need to detect the parameters are: structural steel polarization potential, the voltage of rail structure (rail land), track longitudinal resistance, orbit and earth resistance, and so on.
Keywords: rail transport ;stray current ;detection ;protection
目录
1.绪论 (1)
1.1选题背景与意义 (1)
1.2 国内外研究现状 (2)
1.3 本文研究的主要内容 (3)
2.杂散电流基础研究 (3)
2.1城市轨道交通的直流牵引供电系统及其杂散电流的形成 (3)
2.1.1城市轨道交通的直流牵引供电系统 (3)
2.1.2杂散电流的形成 (4)
2.2杂散电流产生的原因及腐蚀机理 (5)
2.2.1杂散电流产生的原因 (5)
2.2.2杂散电流的腐蚀机理 (5)
2.3杂散电流的危害及分布规律 (7)
2.3.1杂散电流的危害 (7)
2.3.2杂散电流的分布规律 (9)
2.4杂散电流的影响因素及危害的判定依据 (9)
2.4.1影响杂散电流的因素 (9)
2.4.2杂散电流危害的判定依据 (10)
2.5本章小结 (11)
3.杂散电流的防护方法 (11)
3.1引言 (11)
3.2杂散电流的防护原则 (12)
3.3杂散电流的先期防护措施 (12)
3.4杂散电流的产生后的防护方法及优缺点比较 (15)
3.4.1钝化防护 (15)
3.4.2活化防护 (15)
3.4.3各种方法的应用条件及优缺点比较 (18)
3.5其它防护方法 (19)
3.6不同区段杂散电流防护的施工方法 (22)
3.6.1车站、隧道杂散电流的防护 (22)
3.6.2矿山法隧道杂散电流的防护 (23)
3.6.3盾构法隧道杂散电流的防护 (24)
3.7本章小结 (24)
4.杂散电流参数的测试 (24)
4.1检测参数的选择及意义 (24)
4.2极化电位和本体电位的测量 (26)
4.2.1测量方法 (26)
4.2.2理论分析 (27)
4.3轨道电位的测量 (27)
4.3.1测量原理 (27)
4.3.2理论分析 (28)
4.4轨地过渡电阻的测量 (28)
4.4.1测量原理 (28)
4.4.2理论分析 (29)
4.5轨道纵向电阻的测量 (31)
4.5.1测量原理 (31)
4.5.2理论分析 (32)
4.6其它检测方法 (32)
4.6.1管/地(P/S)电位检测技术 (32)
4.6.2直流电压梯度测试技术(DCVG） (32)
4.6.3 Pearson检测技术 (33)
4.6.4管内电流检测技术 (33)
4.6.5变频～选频法 (33)
4.6.6管中电流—电位法 (33)
4.7本章小结 (34)
5.杂散电流监测系统 (34)
5.1系统监测的参数 (34)
5.2系统的构成 (35)
5.3系统的功能 (36)
5.4本章小结 (37)
6.总结 (37)
参考文献 (39)
翻译部分 (41)
英文原文 (41)
中文译文 (51)
致谢 (59)
1.绪论
1.1选题背景与意义
近年来，随着科学技术的进步和城市化进程的加速，城市规模扩大，城市人口密度越来越高，许多城市存在交通拥挤，运输效率低下，因此大运量的轨道交通在现代化的大城市中具有不可估量的作用，城市轨道交通——地铁和轻轨，已经成为各国经济发展和改善人民生活的一个不可或缺的部分。国内外的实践己经证明，地铁是一种较为成熟的交通方式。其便捷、高效、充分利用城市有限空间等优点已广为人知。当前，地铁在我国各大城市得到大力发展，以缓解日益突出的城市交通问题。
在城市轨道交通运输系统中，列车牵引动力一般采用直流供电，并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，并利用走形轨作为牵引电流的返回通路，返回到牵引变电所。但地铁直流供电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，所以有一部分电流会从走行轨泄漏到大地。当直流电流沿地面敷设的轨道流动时，除了在轨道中流动外，还会从轨道泄漏出并在大地中的各种金属物体上流动，然后再回到变电所。这部分泄漏出来的电流称为杂散电流。
直流杂散电流对埋地金属管道腐蚀的特点是强度大，危害大，多发生在局部，腐蚀范围广，随机性强，这会对轨道的安全带来威胁。所以城市轨道杂散电流的影响是整个设计、建设、运营维护中必须考虑的问题。由于杂散电流的作用，会引起金属产生电解形式的腐蚀，不仅速度快，而且在金属表面常呈现深度的穿孔状腐蚀。如果防护不当，可能会对轨道周围的埋地金属管线、屏蔽网等金属设施以及车站和区间隧道主体结构中的钢筋发生电化学腐蚀，不仅能缩短金属管线的使用寿命，还会降低地铁钢筋混凝土主体结构的强度和耐久性，危及建筑设施的安全，严重时还可能发生管道漏泄，造成灾难性损失。
香港曾因地铁杂散电流引起煤气管道的腐蚀穿孔，造成煤气泄漏的事故；北京地铁第一期工程投入运营数年后，其主体结构钢筋发现严重腐蚀，其隧道内水管腐蚀穿孔，仅东段部分区段更换穿孔水管就达54处；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地铁杂散电流腐蚀的问题。因此，许多发达国家都投入了大量人力物力，对此问题进行长期深入的研究。北京地铁建设运营初期，也是在实践中逐渐加深了对杂散电流腐蚀危害的认识，及时采取了一系列对地铁杂散电流的限制与防护措施，进行了对杂散电流的大量试验测量，设置了有效的防护监测，取得了较好的效果。
现在，我国的地铁和轻轨作为城市重要的交通工具正得到迅速发展。除北京、上海、香港、青岛、南京、天津和广州等城市的地铁已基本投入运营外，目前其它城市也把修建地铁列入了城市规划之中。由于地铁和轻轨是一项复杂的地下工程，其结构在施工完成后己定型。经若干年运营后，要对主体结构因杂散电流腐蚀而进行更换或翻修是十分艰难的。而对杂散电流腐蚀机理和危害加以研究，能够对杂散电流相关的参数进行及时的检测，做到提前采取相关的积极防护措施来抑制杂散电流的危害，就显得尤为重要。
鉴于地铁与轻轨的杂散电流腐蚀防护对城市发展与国民经济有重大意义，因此实现对
杂散电流及其相关参数的检测，提前采取防护措施，对城市轨道交通的安全、可靠运行来说非常重要。
1.2 国内外研究现状
自从直流电力牵引的轨道交通运输系统的出现，世界各国在随之产生的杂散电流腐蚀及防护的问题上一直给予高度的重视，许多发达国家，特别是美国、德国、日本和前苏联都花很多时间同时投入巨大的人力和财力致力于对此问题的研究，并取得了良好的成绩。且到目前为止，还在不断地研究新的防护方法和测试手段。对于直流电气牵引系统中杂散电流的防护，通常所用的方法归纳起来可分为三大类[31]:(1)控制杂散电流产生的根源，隔离所有可能的杂散电流泄漏途径，即所谓“源控制”类。从供电系统来说，可采取提高牵引电网的供电电压、实行双边供电、缩小变电站距离、适当加设绝缘的辅助回流线等措施；从轨道铺设来说，主要是采取加长轨、增加过渡电阻，减小轨道纵向电阻等措施。(2)对杂散电流的作用物加强防护。尽量减小流过被保护金属物中的杂散电流，如在其表面被覆绝缘防护层；采取排流保护法等，以延长被保护物的工作寿命。(3)监测杂散电流大小，以便超标时及时采取措施。需要监测的参数主要有结构钢的极化电压、轨道纵向电阻、轨地过渡电阻等。
我国在20世纪90年代只有北京地铁和天津地铁的小段在投入运行，有关地铁杂散电流腐蚀和防护的研究很少，为了证明地铁里杂散电流的情况，1979年北京地铁科研所进行了大规模的测量调查。测量结果表明北京地铁确实存在杂散电流，从而引起了各方面的广泛关注[1]。目前，我国地铁建设已经如火如荼，包括了北京、天津、上海等开通运营的城市已达十多个，现在国内地铁运营超过一千公里。国内除了少数几个省会城市，比如乌鲁木齐、拉萨、兰州等在勘测规划阶段，全国其他的省会城市包括一些非省会城市如青岛、宁波、苏州等都已经开始城市地铁的建设。
地铁杂散电流的腐蚀己经严重影响地铁的安全运营和人们的正常出行，这使得越来越多的国家和科学家着眼于此方面的研究。经过多年的地铁运营，美国国家地铁标准局提出以下措施[2]:(1)保证上、下行走行轨道之间的可靠连接；(2)隔离负馈线(走行钢轨)；(3)保证电缆及金属管线与其它结构的良好绝缘；(4)对主体结构使用绝缘涂层等措施防护地铁杂散电流。德国柏林轨道交通公司则采取了下列方法:值班人员组成专业的测量团队，实时地监测地铁向大地的泄露杂散电流状况，以便能够及时采取防护措施。英国专家Ikedar，Mkaotoo等人提出的一种杂散电流测试仪可用于地铁管线电腐蚀的测量[2]。此外，一些开通运营地铁多年的国家，比如日本、意大利和俄罗斯等地铁大国对针对地铁杂散电流的腐蚀及防护做了大量的理论研究和实际工作。在国内，最早开通运营的北京地铁在建造当初就采取了一些杂散电流防护措施。比如将隧道及车站下的主体结构钢筋焊接成一个整体，组成一个后备杂散电流回收网，同时，在走行轨道的建造期间就预留出杂散电流测试的接口端子，为后来地铁运营时进行杂散电流的监测提供便利的条件[2]。
杂散电流难以直接测量，一般都采用间接的方法来反映杂散电流的腐蚀情况。腐蚀防护标准给出了需要测量的杂散电流腐蚀的各项参数和监测方法，并制定判定依据。地铁结构与设备受杂散电流腐蚀的危险性指标是同结构表面向周围电解质的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，只有通过测量极化电位来判断。
地铁杂散电流腐蚀需要测量的参数有轨道电位、埋地金属的极化电位、轨地过渡电阻、轨道纵向电阻等。传统的监测方法都需要人工参与，缺乏自动在线测量功能，这给地铁运营的运行维护带来了困难[3]。
1.3 本文研究的主要内容
结合目前地铁杂散电流腐蚀监测的现状及存在的主要问题，本论文研究的主要内容包括以下几个部分：
1、了解杂散电流产生的原理和危害；
2、分析杂散电流的分布规律和影响因素；
3、研究杂散电流相关电气参数的测试方法；
4、提出杂散电流的防治方法。
2.杂散电流基础研究
2.1城市轨道交通的直流牵引供电系统及其杂散电流的形成
2.1.1城市轨道交通的直流牵引供电系统
在了解杂散电流之前，需要对产生杂散电流的直流牵引供电系统有所认识，这样才能对杂散电流有一个较为全面的认识，以及能够了解杂散电流定义中所涉及的供电系统中的各构件。
地铁牵引供电系统主要由牵引变电站、架空电网线、车辆、轨道导向等部分组成。地铁以直流电作为牵引动力，主要因为直流供电相对稳定，具有调速范围大且方便、易于控制、牵引网络结构简单、电压质量高、投资节省等许多优点。目前世界上直流牵引供电等级繁多，其发展趋势为IEC标准的600V、750V和1500V。中国国家标准《地铁直流供电系统》规定为750V和1500V两种，其电压允许波动范围为500-900V和1000-1800V。750V 和1500V这两种直流供电电压制式都能满足城市轨道交通的要求。但是，从减少城市轨道交通牵引供电系统的电能损失和电压降，加大供电距离以降低牵引变电站数目及投资，降低受流接触网的悬挂重量、降低结构复杂性及投资，以及从提高列车再生制动的回收率而言，采用1500V的牵引供电电压制式比采用750V的牵引供电电压制式要经济得多[20]。
图2-1所示为典型的地铁供电系统示意图[5]。
其各部分名称及功能简述如下:
(1)牵引变电所:供给地铁一定区段内牵引用电能的变电所；
(2)馈电线:变电所向接触网(轨)传送电能的导线；
(3)接触网(轨):通过机车的受流器向机车提供电能的导电网；
(4)机车:动车或动车组；
(5)钢轨:用于牵引电流的回流；
(6)回流线:用以供牵引电流返回牵引变电所的导线。
由区域变电所来1276234 6
7
22
1
5
由区域变电所来
1—牵引变电所；2—馈电线；3—接触网；4—机车；5—钢轨；
6—回流线；7—电分段
图 2-1 地铁供电系统示意图
2.1.2杂散电流的形成
变电所变电所
机车 I 4I 3I 5I 6
I 1I 2
图2-2地铁杂散电流形成原理图
机车所需电流由牵引变电所提供，通过接触网输送到机车，并通过走行轨作为电流回路，返回到变电所。但因钢轨很难做到对地完全绝缘，而是有一部分通过钢轨与大地之间的绝缘不良点流经大地流向大地低电位，再由大地低电位返回到牵引变电所，从而形成没有规律的杂散电流[6]。如图2-2所示，I 1、I 2分别为一个供电区段两边变电所向机车提供的
电流，I 3、I 4分别为通过走行轨向两个牵引变电所回流的电流，I 5、I 6分别为泄漏到地下的
杂散电流。
2.2杂散电流产生的原因及腐蚀机理
2.2.1杂散电流产生的原因
《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》中对杂散电流的定义做出了规定:杂散电流:“在非指定回路上流动的电流”[7]。它的英文解释是："electrical current through a path other than the intended path"。这个定义可以理解为:只要是没有按照期望的路径流动的电流，都可以叫杂散电流。对于轨道交通运输系统，在理想状态下，由牵引变电站送出的电流经过架空线进入列车，然后由走行轨回到变电站，可以形成一个封闭的回路。但是，在实际运行过程中若铁轨之间联结不好，接头处电阻过大，或者轨道与地面绝缘不良等因素都会造成电流的泄漏，这些泄漏的电流就是杂散电流[8]。
杂散电流容易受到周围环境的各种因素的影响，是一个不稳定的物理量。其产生原因很复杂，种类也很多，但一般可以归结为以下两点：
第一，电流泄漏。电流泄漏是产生杂散电流的一个主要原因。电流泄漏主要是由于接触或者绝缘不好等原因造成的。因为一旦有电流泄漏，在这些泄漏电流的作用下，会导致金属结构物中的自由电子发生定向移动，造成电子与金属阳离子的分离。如果这些金属结构物的周围是电解质环境，那么结构物中的金属阳离子就会脱离金属，进入电解质中去，这样金属就遭受了腐蚀。仍然以轨道运输系统来进一步说明杂散电流的腐蚀过程。
在轨道运输系统中，采用走行轨回流的直流牵引供电系统，接触网与牵引变电站的正母线连接，牵引变电所输出的直流电经导电轨和架空线送入电动车组，流经电机电器后经走行轨回流，再经连接在走行轨上的导线流回到变电所负母线。走行轨具有纵向电阻，因此从运行车辆至变电站负母线之间的回流线上就产生电压降，车量附近的走行轨电位相对高一些，形成轨道阳极区，因此就有正向泄漏电流流入大地混凝土结构中电阻较低的钢筋，电流就沿着钢筋向低电位的区域流动。接近回流点附近的地区轨道电位比较低，为轨道阴极区，结构钢筋中的杂散电流又可能再流回走行轨。因为地下埋设的钢筋，管道周围总有比较潮湿的电解质物质，杂散电流在金属与电解质之间流动就加速了金属失去电子游离成金属离子，形成了类似于电解过程的腐蚀现象。
第二，电位梯度。电位梯度是产生杂散电流的另外一个主要原因。如果某一金属结构物置于一个电场中，而且这个电场的电位分布是不均匀的，存在电位梯度，这样这个金属结构物就容易遭受杂散电流的腐蚀。因为电场中有电位梯度，会对放于其中的带电粒子(金属中的自由电子)产生电场力，在电场力的作用下，金属内部的自由电子就会发生定向移动，造成电子与金属阳离子的分离。如果金属结构物所处的环境是电解质环境，金属阳离子就会脱离金属结构物而进入到电解质环境中去，造成金属结构物的腐蚀[9]。
2.2.2杂散电流的腐蚀机理
腐蚀分为自然腐蚀和电腐蚀，电腐蚀包括电解腐蚀和电势腐蚀。电解腐蚀是由外部直流电流在金属和电解质间的流动而产生的，这种腐蚀是城市轨道交通中金属腐蚀的主要形式。
因在地铁回流的轨道中电流也是由高电位流向低电位，即从车辆通过车轮、轨道回到
牵引变电所的负极，车辆所在处为高电位，牵引变电所为低电位，轨道对地有一定的过渡电阻，这样因电位差和过渡电阻存在，就形成对地的泄漏电流，一些回流电流从铁轨漏出通过埋设在地铁附近的金属管道等回到牵引变电所或其他低电位处，这样就形成电流回路。杂散电流从土壤流入路轨或埋地管的地方带有负电荷为阴极区，在阴极区的金属管道一般不受影响；杂散电流从路轨或管道防腐绝缘层破损处流出，此处管道带正电为阳极区， 以铁离子形式溶入周围的电解质中，从而使阳极区的金属管道腐蚀。直接埋在地下的钢筋、金属物体更容易受到腐蚀[10]。
金属结构的腐蚀一般分为化学腐蚀和电化学腐蚀。在无电流情况下的腐蚀即为化学腐蚀，反之，则为电化学腐蚀。杂散电流对金属管线以及钢筋混凝土结构的腐蚀的本质就是电化学腐蚀。电化学腐蚀必须具备四个基本条件：
(l)金属材料为阳极(或阳极区)及另一个阴极区；
(2)金属材料为阴极(或阴极区)及另一个阳极区；
(3)在阴极和阳极间存在电解质；
(4)在阴极和阳极间形成电子流动路径。
以上条件满足后就形成了电池效应，从而导致腐蚀。
地铁直流牵引供电方式所形成的杂散电流及其腐蚀部位如图2-3所示，图中的I 为牵引电流，Ix 、Iy 分别为走行轨回流和泄漏的杂散电流。由图可知，地铁杂散电流所经过的路径可概括为2个串联的腐蚀电池。
电池1：A 为钢轨（阳极区）→B 床道、土壤→C 金属管线（阴极区） 电池2：D 金属管线（阳极区）→E 土壤、床道→F 钢轨（阳极区）
图2-3地铁杂散电流腐蚀原理图 当两个阳极区流出杂散电流时，该部位的金属(Fe)便与周围的电解质发生氧化还原反应，此金属即遭到腐蚀。当金属周围的电解质是酸性时，PH ＜7时，发生的氧化还原反应为析氢反应，当金属周围电解质为碱性时，PH ≥7时，发生氧化还原反应为吸氧腐蚀。反应如下：
（1） 析氢反应
阳极：2224Fe Fe e +-?+
阴极：2442H e H +-+?↑ (无氧酸性环境)
224442H O e OH H --+?+↑ (无氧环境)
（2） 吸氧腐蚀 阳极：2224Fe Fe e +-?+
阴极：22244O H O e OH --++? (有氧碱性环境)
上述两种腐蚀反应通常生成()2Fe OH ，而在钢筋表面或介质中析出，部分还可以进一
步氧化形成()3Fe OH 。生成的()2Fe OH 继续被介质中的2O 氧化成棕色的2322Fe O xH O ?(红铁锈的主要成分)，而()3Fe OH 可进一步生成34Fe O (黑铁锈的主要成分)[11]。
杂散电流腐蚀的一般具有以下特点[12]：
1.只有在阳极反应中才有金属腐蚀发生，在阴极反应中没有金属腐蚀发生；
2.腐蚀集中于局部位置，腐蚀程度激烈；
3.有防腐层时，往往集中于防腐层的缺陷部位。
杂散电流引起的腐蚀与自然腐蚀是不同的，区别如下表[13]：
表2-1 杂散电流腐蚀和自然腐蚀的差异
项目 自然腐蚀 杂散电流腐蚀
钢铁 外观 孔蚀倾向较小，有黄色或黑色的质地较疏松的绣层，创面边缘不整齐，清除腐蚀产物后创面边缘较粗糙 孔蚀倾向较大，创面光滑，有时是金属光泽，边缘较整齐，腐蚀产物似炭黑色细分状，有水分存在时，可明显观察到电解现象
环境 在土壤中几乎均可发生 一般土壤电阻率大于1000Ω·m 环境下，腐蚀较困难
铅 外观 腐蚀均匀，有空洞时亦变现浅皿状，腐蚀物为不透明的粉状物 空洞内变现粗糙，创面呈壕状，长行分布不均匀或沿电缆呈一直线分布，腐蚀物为透明的或白色的结晶物
环境 水的pH 值一般在6.8-8.5之外，氯化物浓度大 地下水为中性，普遍会有氯化物，碳酸盐，硫酸盐
2.3杂散电流的危害及分布规律
2.3.1杂散电流的危害
杂散电流会引起地铁设施、地铁附近的钢筋混凝土结构物以及埋地金属管线发生腐蚀，造成严重后果。主要表现在以下几个方面：
(1)钢轨及其附件
在列车下部，列车处于阳极区，容易发生电蚀。资料表明，钢轨的杂散电流腐蚀在隧道内及道岔等部位尤为显著，在有些地方2～3年就要更换轨道。道钉存在有杂散电流腐蚀，而且多发生在钉刃部位，从表面上难以发现。
(2)钢筋混凝土结构物
杂散电流通过混凝土时对混凝土本身并不产生影响，但如果有钢筋存在，钢筋很容易发生腐蚀。如果结构物中的钢筋与钢轨有电接触，则更容易受到杂散电流腐蚀。在地铁运营一段时间后，如果要对被杂散电流腐蚀破坏的钢筋混凝土结构进行维修和更换是十分困难的。
(3)埋地金属管线
杂散电流对埋地管线会产生腐蚀。地铁系统内的埋地管线主要有自来水管、石油管线、蒸汽管线等，在系统外则可能有煤气管线、石油管线、自来水管线等公用事业管线以及各种电缆管等。据调查这些管线不同程度地存在杂散电流腐蚀问题，有些铁管数年内甚至数月内即发生点蚀。
(4)异常腐蚀
在把线路引入修理库、交检库及运转库等建筑物时，如绝缘施工不良可使钢轨与建筑物发生某种程度的电气连接，从而使漏泄电流增大，产生较强的杂散电流腐蚀。例如设绝缘电阻降到O.1欧，钢轨电压的昼夜平均值为+5 V，则有平均50A的电流漏出，由此推算出的杂散电流腐蚀量为每年450千克。这种情况应尽量避免[14]。
(5)造成人身触电
地铁轨道为长轨，是由多节轨道焊接而成的，因此轨道接缝电阻值较大，从而使轨道与结构钢之间的电位差增加，如果轨道接缝处开焊，轨道接缝电阻更大，这使轨道与结构钢之间的电位差更高。如图2-4所示，在站台上，地铁乘客手脚之间存在电位差，当这个电位差很高时，人就有触电死亡的危险。欧洲标准EN50122规定:这个电位差不得超过92V[4]。
变电所
接触网
机车
结构钢行人
轨道
图2-4 人身触电示意图
（6）烧毁排流设备
轨道与轨枕之间有绝缘相隔，但如果由于某种原因，绝缘物损坏，轨道与排流网短路，这时将有非常大的杂散电流，通过排流网、排流柜，流回牵引变流所，从而可能烧毁排流柜[15]。
另外，在煤矿井下安全生产过程中，杂散电流也会造成一下危害：
①由于杂散电流的存在，轨道的电位高于大地的电位，当这个电位差大于电雷管的引发电压1-1.5 V时或雷管中通过的电流大于300mA时，如果电雷管的一条导线接触轨道，而另一条导线同时接触到与大地同电位的其它金属物件，将引起雷管的先期爆炸，当杂散电流串入高瓦斯掘进场子产生火花，还会引起瓦斯爆炸，后果极为严重[16]。
②在正常情况下，漏电继电器的直流电流是通过电网的三相对地绝缘电阻和直流继电器返回的，如果绝缘电阻低(电流大)，则漏电继电器动作。因此，漏电继电器是否动作，主要取决于直流继电器通过的电流大小。因此，当采区变电所在运输大巷附近时，将会有很小一部分杂散电流通过电网三相对地绝缘电阻和漏电继电器的直流继电器返回，虽然其数值很小，但和直流继电器原来的工作电流相叠加后，将加大通过直流继电器的电流，因而可能使漏电继电器发生误动作，从而切断电源，影响矿井的正常生产，造成不必要的经济损失[17]。
2.3.2杂散电流的分布规律
通过对城市轨道交通的直流牵引供电系统和杂散电流的定义进行分析之后，总结出杂散电流的分布规律如下：
(1)在阳极、阴极处，杂散电流最大
在电源的接入端，也就是阳极、阴极处，电流大于没有泄漏时的串联电流，这时的杂散电流主要是流回主回路的杂散电流。在实际地铁运行中，机车的下部处于阳极区，容易发生腐蚀。变电站附近的钢轨处于阴极区，也容易发生腐蚀。所以应对其重点防护。
(2)各杂散电流的和为零
从主回路泄漏的杂散电流与流回主回路的杂散电流近似相等，符合能量守恒定律。其中从变电所到机车处泄露杂散电流总量先增加后减少，在变电所和机车处为零，在机车与变电所的中点处最大[9]。
2.4杂散电流的影响因素及危害的判定依据
2.4.1影响杂散电流的因素
地铁杂散电流的产生、大小、分布与以下几个因素有关[9]:
1、地铁轨地过渡电阻值
R
L
走行轨与地之间的过渡电阻越小，走行轨与地之间的泄漏点就越多，杂散电流越容易产生，而且越大。
2、走行轨阻抗的大小
R
N
钢制的走行轨本身的阻抗越大，杂散电流就越大。
I
3、机车运行的牵引电流大小
T
机车的牵引电流越大(列车在启动和超负荷运行时，瞬间牵引电流达到上千安培)，杂散电流的比例也就会越大。
4、供电区间的距离
地铁列车的位置离走行轨连接负极的距离越远，杂散电流产生的范围就越大。
5、土壤潮湿度
土壤越潮湿，流入土壤中的杂散电流与走行轨上流过的电流的比例就越大，此外杂散电流的产生与土壤的酸碱度，细菌情况也有一定的关系[18]。
在以上几个因素中，有研究表明，地铁轨地过渡电阻及走行轨阻抗是影响杂散电流的
最为重要的因素[19]。
2.4.2杂散电流危害的判定依据 （1）泄漏电流密度
金属腐蚀过程实质上是一种微观的电解过程，本质上是一种电化学过程，根据Faraday 电解第一定律，金属在电解质溶液中自发地进行电化学腐蚀的腐蚀量W ?与流过金属的电量Q 成正比，即：
W M N f Q K I t ?=?=? (2-1)
式中：
△W —金属在时间t ?内的腐蚀量，kg ；Q —在时间t ?内流过金属的电量，C ；F —Faraday 常数，196485F C =；n —金属被氧化过程中失去的价电子数；k —金属的电化学当量，/k M nF =，/()kg A s ?，在电解质水溶液中2Fe +的72.89410/()k kg A s -=??；M —金属的mol 质量，Fe 的mol 质量555.84710/M kg mol -=?；I —流出阳极金属的电流，A 。 由式（2-1）可得，在自然腐蚀的条件下，1A 的电流可在1年内腐蚀掉9.13kg 的钢铁。根据北京地铁公司实测结果，北京地铁杂散电流的最大值可达220A ～326A 。很显然，如此高的杂散电流必将对埋地管线和隧道主体结构中的钢筋造成严重腐蚀，就是以较小的杂散电流值220A 来计算，通过1年时间的杂散电流腐蚀，可以腐蚀掉2007.83kg 钢铁。
由公式可以看出，泄漏电流值I 是影响腐蚀过程的十分重要的参数，在实际操作过程中，对这个电流密度值给了定量的规定，如表所示：
表2-2地铁结构允许泄漏的电流密度
材料与结构 生铁 混凝土中钢筋 钢结构
允许泄漏电流密度/mA/dm 2 0.75 0.60 0.15
一般地铁杂散电流腐蚀判定依据中采用的允许泄漏的电流密度采用混凝土钢筋：20.6/mA dm 。
（2）极化电压
由于地铁结构中泄漏电流难以直接测量，所以腐蚀危险性指标只能采用间接指标来表示。间接指标是指由泄漏电流引起的电位极化偏移（电压）值。
隧道结构的外表面受杂散电流腐蚀危害的控制指标是用泄漏电流引起的结构电压偏离其自然电位的数值来表示的。对于钢筋混凝土中的地铁主体结构钢筋，上述极化电压的正向偏移平均值不应超过0.5V 。
《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程CJJ49-92》中的3.0.5条规定：对主体结构钢筋的极化电压30分钟内的正向偏移值不得超过0.5V 。
（3）电缆金属外铠装危险电压
直接埋设在土壤中的金属外铠装电缆，受杂散电流腐蚀的危险电压不应大于表2-2所列数值。当土壤电阻率大于3000m ?Ω为不良土壤。
表2-3电缆金属外铠装危险电压
危险电压/V 土壤电阻率/m ?Ω
铁接地电极硫酸铜测量参比电极
0 -0.55 <100
0.1 -0.45 100-500
0.1 -0.35 500-1000
0.1 -0.15 >1000
（4）轨道对结构钢、轨道对地有一定的过渡电阻，这样就会因电位差和过渡电阻的存在，形成了对地的泄漏电流。过渡电阻值也是考察轨道绝缘的一个很重要的参数，在《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程CJJ49-92》中第4.2.1条规定：地铁走行轨道与隧洞主体结构之间的过渡电阻值不应小于15Ω/km。
（5）由于存在从钢轨泄漏到大地的杂散电流，地铁轨道和站台间，有时会出现异常电压，为了保护乘客及铁路员工的安全，免遭钢轨与结构钢间接触电压的伤害，根据标准VCEO115第一部分（61/82）规定：轨道与结构钢间的电位差不超过92V[20]。
2.5本章小结
本章分析介绍了杂散电流腐蚀产生的原理及其危害，主要得出以下几个结论：
（1）地铁杂散电流腐蚀与金属结构自然腐蚀不同，其腐蚀程度相当剧烈，并集中于局部，本质上是电化学腐蚀，在腐蚀反应中在地铁运营过程中，混泥土结构、埋地金属管线以及周围建筑物都有可能受到杂散电流腐蚀。
（2）杂散电流腐蚀的监测与防护是地铁建设和运营过程中必须要考虑的重要问题，研究杂散电流的影响因素和腐蚀规律，可以有效的为地铁杂散电流的防护和监测提供可靠的依据。
（3）地铁杂散电流的腐蚀危害非常严重，可以造成多方面的干扰和破坏，如：腐蚀钢轨及其附件和埋地管线，破坏钢筋混泥土结构，人身触电，排流设备的烧坏及通信设备的干扰等。
3.杂散电流的防护方法
3.1引言
将杂散电流降到最低程度，采取“源控制”的办法是根本的治理大计。所以在地铁建设中应该制定一套严格的防护制度，并按照国家相关规定认真贯彻和实施，做到“防患于未然”，这是必不可少的先期防护措施。由于自然因素的不可抗拒性，导致先期的防护措施随时间的推移而逐渐失去效果。经过一段时间的运营后，不可避免的污染、潮湿、漏水和受力破坏等因素，均会使原来良好的轨道绝缘性能降低，老化或失效。此时最有效的消除杂散电流的手段是排流法，当然还有许多别的方法，但是不如此方法更为有效。此外，分段供电、在轨道上设置绝缘结、使用单向导通装置也是防止特殊地段杂散电流腐蚀的有
效措施之一。
杂散电流防护是一个综合性工程，其实施涉及到各个领域。目前杂散电流防护应该从两方面着手考虑：一是控制杂散电流产生的源头，减少杂散电流产生的数量。二是对已经产生的杂散电流的采取排流或其它有效方法以降低其腐蚀危害程度。
3.2杂散电流的防护原则
地铁线路杂散电流的防护是一项系统工程，目前可分为三类：
（1）让回流轨中的电流全部流回牵引变电所的负极，而不向地下泄漏，即在回流轨与地之间采取有效的绝缘措施；控制和减小杂散电流产生的根源，隔离所有可能的杂散电流泄漏途径，称为“堵”。
（2）通过与排流网电气连接的测防端子和走行轨来监测杂散电流的大小，以便超标时及时采取措施，称为“测”。
（3）将回流轨中部分向外泄漏的电流，以某种渠道将其引回变电所的负极，即设置合理的排流网结构，为杂散电流提供一条畅通的低电阻通路，称为“排”。
在直流牵引供电系统中，对杂散电流的防护原则是：预防于“测”，以“堵”为主，以“排”为辅，“堵”、“排”结合。若“堵”未处理好，那么“排”与“测”仅是无奈之举；而在先期的防护措施逐渐失效造成大量杂散电流时，“测”和“排”又起着关键作用。正因如此，首先应采取从源头上根本控制和减小杂散电流，即“堵”的方法[21]。
3.3杂散电流的先期防护措施
经过对杂散电流的分析，可以总结出杂散电流的先期消除措施应该主要从以下几个方面考虑：
（1）降低列车电流
列车电流与系统电压、客流量、变电所间距、列车追踪时间间隔等有关。列车电流对泄漏电流和轨道电位都有很大影响，其电流越大，产生的杂散电流就越多。
采用变压变频（VVVF）控制的三相异步电机具有传动效率高，节电效果更显著的优点，而再生制动的应用则可进一步减少负荷。
此外，采用较高的系统电压可以减小负荷电流。根据功率公式P=UI可知，在相同的牵引功率下，提高直流牵引电压，可以按相同的比例降低负荷电流，从而达到降低杂散电流的目的。目前我国地铁牵引供电系统中，供电电压主要有750V和1500V，采用1500V电压牵引供电所就比采用750V电压牵引供电产生的杂散电流小。
（2）缩短变电所之间的距离
供电距离越短，轨道泄漏电流和轨道电位越低，杂散电流越小，对结构钢筋或金属管线产生的腐蚀也就越小。因此在布置牵引变电所所址时应适当考虑减小变电所距离，接触网上采用双边供电，尽量不采用单边供电。
（3）增大走行轨过渡电阻
走行轨过渡电阻对泄漏电流的影响特别显著，对轨道电位的影响较小，过渡电阻越大，产生的杂散电流越少，因此提高走行轨过渡电阻是限制杂散电流的一个根本措施。增大走
行轨过渡电阻的措施主要有：
a.钢轨绝缘安装
虽然钢轨绝缘安装在杂散电流防护工程设计中证明是成功的，但这些绝缘材料的电气及机械性能的长期稳定性还有待检验，特别是在严重污染和恶劣的环境条件下，一旦其绝缘性能下降将更容易导致电气短路，从而增大杂散电流腐蚀。因此在运营中应定期清扫道床，排除绝缘材料上的污秽物，从而保持很高的走行轨过渡电阻值。
b.道床与结构钢筋间绝缘隔离
在道床下面设置与主体结构(如隧道、桥梁)钢筋隔离的防水层，防水层采用绝缘材料铺设，具有良好的防水性能和电气绝缘性能，防止杂散电流进入结构钢筋。若要设置排流网，排流网应直接铺设在防水层上方的混凝土层内，主体结构的钢筋可形成另一辅助排流系统。
c.利用绝缘轨缝隔离分区
该方法通常在车辆段及综合维修基地内实施。可通过设置绝缘轨缝将钢轨隔离分区，各分区单独引回流线到变电所。因为钢轨长度减小了，走行轨过渡电阻就相应增大了，同时钢轨电压也降低了，而这也是我们所需要的。车辆段与正线连接线也需要设置绝缘轨缝隔离，一方面是正线上的较高的轨道电压不会被引入到车辆段内，从而减少车辆段内的杂散电流，另一方面不允许车辆段内的钢轨回流流向正线，从而泄漏至正线结构钢筋而产生腐蚀。
（4）做好工程中的防水与排水
例如：北京地铁1号线出现过道床被水淹后走行轨过渡电阻基本为零的情况，失去了限制杂散电流的作用。工程实施中要做到防止隧道漏水并设置良好的排水系统，防止道床上被积水。据资料显示，混凝土在干燥和潮湿条件下电阻率相差为1亿倍，即在干燥条件下混凝土为绝缘介质，而在潮湿条件下为导电介质，因此做好工程中的防水与排水，对保护混凝土内的结构钢筋有重要的作用。
（5）做好日常运营维护，防止道床污染
通常新线在交验时钢轨对地的过渡电阻值高达六七十欧·千米。只要在运营过程中采取必要的运行及检修规程，就可维持较高的钢轨对地过渡电阻值。
（6）减小走行轨纵向电阻
走行轨纵向电阻越小，牵引回流流过时产生的压降越小，使钢轨对地的纵向电位差也会减小，保证了良好的回流，减小了杂散电流的泄漏。一般采取以下措施[22]：
①增加走行轨截面尺寸。
增大钢轨横截面积，可以降低回流电阻，减少了杂散电流。因此，在工程实施中，考虑投资、运量等相关因素情况下，应尽量采用60 kg/m钢轨；工程中还应尽量采用无缝钢轨；如钢轨采用鱼尾板连接，在钢轨接缝处采用电缆连接两边钢轨，减小钢轨接缝处的电阻值；在特殊区段，增设与钢轨并联的纵向电缆也是降低回流电阻的有效措施。
②尽量多地设置钢轨之间的均流线
复线地铁或轻轨中四根钢轨并联，理论上总回流电阻为单根钢轨回流电阻的1/4。由于信号轨道电路的要求，在满足信号专业要求的前提下设置的均流线间隔距离长，回流电流在上下走行轨道间会分配不均。尽量多地设置均流线在一定程度上可以减小回流电阻。
（7）隔离法
隔离法是通过电缆沟布线，并在固定位置采用绝缘安装，金属管道多采用外刷绝缘涂料。常用的绝缘涂层有沥青、煤焦乙烯等。其优点是施工简单、一般不需维护，而且成本低。缺点是不彻底，如果涂料的密封性不好，长时间运行后会开裂脱落[23]。采用隔离法可以减少杂散电流的漫延。一是在条件允许的情况下，尽可能增强整体道床结构与隧道、车站间的绝缘。二是在高架桥区段，桥梁与桥墩之间加橡胶绝缘垫，实现桥梁内部结构钢筋与桥墩结构钢筋绝缘，防止杂散电流对桥墩结构钢筋的腐蚀[29]。
（8）构造杂散电流排流网
建立杂散电流收集网，可以减少杂散电流向外界扩散。
地铁施工中，整体道床内结构钢筋被纵向连通形成杂散电流主收集网，为杂散电流提供了第一个电气通路，减少了杂散电流经道床向其他结构的泄漏。隧道钢筋(内衬墙钢筋)纵向连通形成杂散电流的第二个电气通路(即辅助收集网)，减少杂散电流向地铁以外泄漏。这样处理后，大部分杂散电流经过主收集网流回变电所，小部分杂散电流通过辅助收集网流回变电所，向外泄漏的杂散电流就非常小了，达到了减少杂散电流外泄的目的。
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3-1所示。上排的5根钢筋除了起杂散电流收集作用外，还起固定混凝土软枕的作用，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。
50米50米50米
横向钢筋纵向钢筋
焊点钢轨
混凝土轨枕
杂散电流纵向
钢筋收集网
跨接钢筋绝缘
图 3-1 杂散电流收集网
但是利用排流网进行排流时也会带来不利影响，主要表现在以下几个方面:
(1)排流跟不排流比较，轨道电压增加，排流量过大时有可能超过允许安全电压(规定
为65V)；
(2)排流跟不排流比较，轨道电流减小；
(3)排流跟不排流比较，杂散电流增加，这就意味着排流管道周围未加排流保护的金
属管线受到杂散电流腐蚀的危险加大。
这就要求我们:首先要确定排流的时机，其次要严格地控制排流量的大小，以期充分抑制排流带来
的副作用。
3.4杂散电流的产生后的防护方法及优缺点比较
3.4.1钝化防护
杂散电流对金属构件( 结构钢筋和金属管线) 的腐蚀为电化学腐蚀。当杂散电流进入金属构件时，对其不产生腐蚀；而当杂散电流从金属构件流出至非金属介质时，对其产生腐蚀。对于结构钢筋，其腐蚀的原理是钢筋与其周围的水泥硅酸盐发生电化学反应，钢筋释放铁离子与周围电解质反应生成其它化合物。若电流密度小于0.6 mA/dm2，则电化学反应发生后会在钢筋表面形成一层白色的化合物。该化合物的电阻率较大。随着时间的延续，当该化合物厚度达到一定程度时，就会成为包裹钢筋的一层外绝缘层,从而阻止钢筋与外部水泥硅酸盐电解质的继续接触,阻止了杂散电流对钢筋的继续腐蚀。该状态称为腐蚀钝化状态。通过合理的措施使钢筋处于腐蚀钝化状态,这是杂散电流防护设计的重要内容[24]。
钝化防护就是减少周围介质中杂散电流进入到地下金属结构的保护方法。设计中应首先采用钝化防护，减少杂散电流进入地下金属结构的总量。通常采取的措施有[25]：（1）金属管线内外涂刷沥青等绝缘材料，既防化学腐蚀又防电化学腐蚀；
（2）金属管线安装于混泥土支墩上，减少与土壤介质的接触；
（3）在金属管线下穿直流电气化铁路时，在金属管线与道床间敷设绝缘膜；
（4）保证包住结构钢筋的混凝土厚度；
（5）金属管线采用绝缘法兰或绝缘短管分段；
（6）电缆在支架上敷设时应具有绝缘垫层。
3.4.2活化防护
活化防护就是杂散电流进入到地下金属结构后的保护方法。活化防护是补救措施，一般应用于已经受杂散电流腐蚀的金属结构。采取的措施如下：
（一）排流保护法
排流保护法主要是为保护金属导体而采取的防护措施，其基本原理是将被保护的金属导体对走行轨的阳极区用导线连接起来，从而相当于将金属导体与走行轨短路，使被保护的管道变为阴极性的，从而防止金属发生阳极腐蚀[26]。排流保护法这种方法又可分为以下三种，如图3-2所示。
①直接排流法就是把埋地结构物与地铁钢轨直接连接起来，简单易行，费用低廉。如图3-2（a）所示。但是在一般地铁中，往往若干个变电站并联馈电，由于负载分担的关系，即使在变电站前方钢轨的对地电压也不总为负值。当钢轨的对地电压为正值时，电流反而由钢轨流向埋地结构物，使杂散电流腐蚀加剧。这种方法虽然简单，但只能在没有逆向电流时才能使用。因此直接排流法现在已废弃不用。
②极性排流法就是在直接排流法的连接线上加装单向导电的整流器，只有当埋地结构物相对于钢轨的电位为正时才通电，从而达到保护金属导体的目的，这就是极性排流法。如图3-2（b）所示。
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
北京地铁15号线一期工程 杂散电流施工方案 编制： 复核： 审核： 中铁隧道集团有限公司 北京地铁15号线一期工程07标段项目经理部 2009年12月
目录 第一章编制说明....................................................... 错误!未定义书签。 编制依据.......................................................... 错误!未定义书签。 适用范围.......................................................... 错误!未定义书签。第二章工程概况....................................................... 错误!未定义书签。 工程范围........................................................... 错误!未定义书签。 杂散电流设计概况.................................................. 错误!未定义书签。第三章施工安排....................................................... 错误!未定义书签。 劳动组织及责任分工................................................. 错误!未定义书签。第四章施工准备....................................................... 错误!未定义书签。 劳动力准备......................................................... 错误!未定义书签。 材料准备........................................................... 错误!未定义书签。 机械准备........................................................... 错误!未定义书签。 技术准备........................................................... 错误!未定义书签。第五章主要施工工艺................................................... 错误!未定义书签。 杂散电流钢筋连接.................................................. 错误!未定义书签。 连接端子、测量端子及排流端子施工要求 .............................. 错误!未定义书签。 杂散电流钢筋焊接.................................................. 错误!未定义书签。第六章综合保证措施................................................... 错误!未定义书签。 建立、建全质量管理保证体系........................................ 错误!未定义书签。 加强思想教育、提高全员质量意识 .................................... 错误!未定义书签。 以制度保证工程质量................................................ 错误!未定义书签。 技术管理体系...................................................... 错误!未定义书签。 制订技术管理办法和制度............................................ 错误!未定义书签。 图纸审查.......................................................... 错误!未定义书签。 技术交底制度...................................................... 错误!未定义书签。 工程检查制度...................................................... 错误!未定义书签。第七章安全保证措施................................................... 错误!未定义书签。 综合保证措施....................................................... 错误!未定义书签。 现场安全施工措施................................................... 错误!未定义书签。第八章施工风险分析及预案............................................. 错误!未定义书签。 施工风险分析....................................................... 错误!未定义书签。 风险对策........................................................... 错误!未定义书签。 应急预案........................................................... 错误!未定义书签。
地铁杂散电流和接触网 验收标准 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
5杂散电流防护 5.1一般规定 5.1.1开工前应复核杂散电流防护排流钢筋及防护测点的设置是否符合设计要求。 5.1.2所有端子连接前应清除表面的附着物。 5.1.3电缆保护管端头应密封防潮，电缆敷设前应进行绝缘试验。 5.1.4电缆敷设应符合本标准规定。 5.1.5电缆终端头与中间接头制作时，应严格遵守制作工艺流程，操作人员应具备操作资格。 5.2测防端子连接 主控项目 5.2.1检查测防端子预留情况，设置位置及端子引出方式是否满足设计要求。 检验数量：全数检查。 检验方法：观察检查。 5.2.2连接电缆型号，规格应符合设计要求。 检验数量：全数检查。 检验方法：检查质量证明文件。 5.2.3电缆芯线与接线端子压接牢固，接线端子与测防端子的连接可靠。 检验数量：全数检查。 检验方法：观察检查。 一般项目 5.2.4所连接的测防端子间距较大（>80cm），需对连接电缆整理和固定。 检验数量：全数检查。 检验方法：观察检查。 5.3参考电极及监测装置安装 主控项目 5.3.1参考电极及监测装置应无锈蚀或机械损伤，规格、型号及安装位置应与设计要求相符。
检验数量：全数检查。 检验方法：核对设计文件及观察检查。 5.3.2监测装置的接地方式应符合设计要求；本体接地可靠。二次回路接线正确，连接可靠。所有安装的元、器件应符合设计要求，动作可靠，固定牢固。 检验数量：全数检查。 检验方法：核对设计文件检查。 5.3.3参比电极安装地点应符合设计要求，安装位置与对应的测试端子之间距离不应超过1m的范围，安装孔直径应不小于60mm，深160mm。 检验数量：全数检查。 检验方法：观察测量检查。 5.3.4参考电极材质应为氧化钼，在埋设前应在水中浸泡不少于24小时。 检验数量：全数检查。 检验方法：观察检查。 5.3.5参考电极安装时不应和结构钢筋接触，严禁撞击其他刚硬结构物。 检验数量：全数检查。 检验方法：观察检查。 一般项目 5.3.6参考电极埋设的填充物的封闭及引线的固定，应符合设计要求。 检验数量：全数检查。 检验方法：观察检查。 5.3.7引线固定将参考电极引线传穿入玻璃钢管，并用管卡固定。 检验数量：全数检查。 检验方法：观察检查。 5.3.8参考电极安装完毕，道床表面和隧道侧墙表面应处理平整。 检验数量：全数检查。 检验方法：观察检查。 5.3.9监测装置表面涂层应完整，盘面清洁。 检验数量：全数检查。 检验方法：观察检查。 5.4传感器、转接器安装
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
1.1.拆解工程概述 拆解改造变电所安装工程包括新建安德门站牵引降压混合变电所和既有线3座牵引降压混合变电所、1座降压变电所、4座跟随式降压变电所的设备安装与接线、单体设备调试、所内调试、供电系统调试，以及系统总联调的配合等工作。 1.1.1.变电所拆解改造工程 （1）奥体中心站牵引降压混合变电所内新增40.5kV C-GIS开关柜、DC1500V直流开关柜等设备的运输、仓储、安装和试验调试等。 （2）奥体中心站、小行站变电所供电设备间连接电缆的敷设、接线与试验等。 （3）奥体中心站DC1500V直流电缆（上网电缆、回流电缆）的敷设、接线与试验等。 （4）既有安德门站215馈线回路重新敷设电缆由原212馈线端接出，原2151开关编号改为2121；原216馈线回路重新敷设电缆由原214馈线端接至2141（原2145开关另一端新加上网隔离开关编号为2141），原2145开关编号改为2124。 （5）将小行站进线柜、安德门主变电所向新建安德门站的馈出柜的既有差动保护装置更换为与新建安德门站差动保护装置型号一样的装置，进行安装、调试，换下的差动保护装置作为备品备件。 （6）既有安德门站处三边供电的联跳、闭锁的改造奥体中心站、中胜站双边联跳回路改造： ①拆除既有安德门站与中胜站的双边联跳、隔离开关闭锁回路以及之间的联跳电缆。 ②小行车辆段出入段线电动隔离开关的闭锁回路，也需要按新调整的双边供电关系进行调整和改造。 ③既有安德门站、三山街站、一号线南延段的宁丹路站的隔离开关闭锁回路也需要进行调整和改造。
（7）新建安德门站处的联跳：新建安德门站采用既有车站直流开关设备，双边联跳回路采用强电压常开回路方式，同时对中胜站、奥体中心站既有双边联跳回路由弱电流常闭回路改造为强电压常开回路，由此实现新建安德门站、中胜站、奥体中心的双边联跳。 （8）奥体中心站的联跳和闭锁 ①奥体中心新增直流馈线柜采用既有车站直流设备, 双边联跳回路采用强电压常开回路方式，由此实现奥体中心站与新建线路绿博园站的双边联跳。此处，对于有可能出现的两个不同厂家的情况，由于都是强电压常开回路方式，两厂家可在设计联络时进行接口配合实现。 ②奥体中心站端子柜内的隔离开关闭锁回路部分进行增加改造。 （9）保护整定值的重新调整与调试配合 ①交流系统 安德门主变电所至迈皋桥主变电所之间的车站变电所在“迈皋桥主变电所解列，安德门主变电所支援供电”和“安德门主变电所解列，迈皋桥主变电所支援供电”方式下的交流环网保护定值需重新进行校核、调整。 小行站至奥体中心站的交流环网保护整定需按纳入十号线供电系统内重新整定。 ②直流系统 既有一号线与南延线构成的“新一号线”的直流短路计算需重新计算，直流开关柜相关保护需重新校核并调整。 1.1. 2.环网电缆拆解改造工程 （1）将一号线中华门站35kV两路进线电缆及差动保护电缆由安德门主所拆解，拆解后电缆接至既有安德门站出线端； （2）既有安德门站35kV进线电缆换成型号为240mm2的电缆重新敷设至安德门主所，差动保护电缆不动； （3）安德门主所接中华门站两路进线重新敷设电缆及差动保护电缆接至新建安德门站，路径沿安德门主所至既有安德门站间电缆隧道敷设，再从既有安德门站敷设至新建安德门站，接新建安德门站进线端； （4）小行站原两路进线重新敷设电缆及差动保护电缆接至新建安德门站出
一、工程概况 火车北站地铁车站为地下二层框架式结构，设计使用年限为100年。为保证结构及设备在使用年限内安全运营，必须对车站杂散电流采取相应措施进行处理，靠可靠电气连接，形成杂散电流主辅收集网，对结构钢筋及盾构管片进行防护。 二、编制依据 2.1 《地铁设计规范》GB50157－2003 2.2 《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》 CJJ49—92 2.3 《成都地铁1号线一期工程施工图设计-火车北站-主体结构与防水第一分册结构》220011-js 三、编制范围 车站结构范围内的杂散电流腐蚀防护工程。 四、总体施工方法 利用整体道床结构钢筋的可靠电气连接，形成杂散电流的主收集网。利用地下车站结构钢筋可靠电气连接，形成杂散电流辅助收集网。在地下车站的两个端头侧墙及道床各引出一测量端子，本车站共设8个测量端子。 五、施工工艺
1.车站结构钢筋焊接 为避免或尽量减少杂散电流对土建结构钢筋的腐蚀，须将车站结构钢筋可靠连接成为一体。具体要求如下： （1）站台层的每个横断面的底板、中板及侧墙内表层横向结构钢筋均应焊接成一闭合圈。 （2）站台层每个结构段的底板、中板及侧墙的内表层所有纵向结构钢筋应电气连续。 （3）底板、中板及侧墙内表层所有的纵向结构钢筋每隔5m（或不小于5m）应与横向结构钢筋圈焊接。 （4）在车站与盾构区间接口的端头井处，站台层侧墙的纵向钢筋应通过端头井的侧墙及端墙的水平筋与圆洞门的钢环（或钢环锚筋）焊接，顶板、中板中的纵向结构钢筋应通过端头井墙中竖向结构钢筋与圆洞门的钢环（或钢环锚筋）焊接，端头井端墙中的水平结构钢筋与竖向结构钢筋应焊接。 （6）车站底板、中板、风道、墙体开孔处的结构钢筋焊接：围绕孔洞的内层（或外层）纵向和横向结构钢筋在交叉点处应焊接，围绕孔洞形成钢筋环。与结构钢筋环相交的横向、纵向结构钢筋均应与结构钢筋环焊接。 （8）在上下行线路下方分别选两根底板表层纵向结构钢筋（垂直钢轨下方）与所有底板横向结构钢筋焊接，此纵向结构钢筋作为排流条。排流条靠端墙端，从人防门框内表面，沿线路纵向引出1.15m
调试施工方案 8.1调试概述 根据施工范围作业内容，对各个工序的电气和仪表进行调试工作。 其中，电气调试主要有：①仪表单体校验、测试监控；②回路模拟试验；③分系统组态、测试；④分系统开通、试运行；⑥系统联动试运行。 仪表调式主要有：①单体元件性能测试；②二次回路模拟试验；③分系统整组试验；④分系统带电试运行；⑤系统联动试运行。 8.2仪表及电气调试程序和方法 8.2.1仪表调试 8.2.1.1仪表调试基本流程 仪表、自控设备交接试验是自控系统投入运行前必须进行的一项工作，是对设计、产品和安装工作的综合检验，是确认自控系统能否达到设计要求，能否可靠投入运行的关键环节，应遵照以下流程进行。 8.2.1.2 仪表调试执行的技术标准 (见前面列出的施工及验收规范、质量规范。此处略) 8.2.1.3仪表基本调校项目 1）零点、量程调整、精度、变差校验； 2）定值整定、动作、保持、返回特性校验；
3）智能参数设置、功能组态； 4）I/O接口回路校验； 8.2.1.4仪表调试基本方法 1）准备工作 认真熟悉设计院提供的图纸和有关产品技术资料，了解设计要求；熟悉本项目调试工作所执行的规程、规范；对所有调试用仪器、仪表通电检查，保证能正常使用；准备好记录需要的各式试验报告。 2）外观检查 正式调校前，对仪表进行外观检查，应符合下列规定：仪表型号、规格、材质、外形尺寸、测量范围、工作电源符合设计要求；端子、接头、紧固件、附件、合格证、检定证书齐全；无变形、损伤、油漆脱落等缺陷。 3）仪表单体调试基本方法 仪表单体调校前认真阅读仪表说明书，检查智能仪表配置的编程器、专用电缆、附件是否满足使用要求，核定校验用的标准仪器基本误差不超过被校仪表基本误差的1/3。通电前检查电源线、接地线、信号线、通讯线是否连接无误，保险丝是否完好无损，智能仪表插卡位置是否正确，相关的DIP地址开关、跳线设置是否符合设计。仪表校验时，及时填写校验记录，注明校验日期，由校验人、质量检查员、技术负责人签字确认。经校验调整后的仪表应满足下列要求：仪表零位、量程正确；基本误差、变差不超过仪表精度允许的最大误差；指针在整个过程中无抖动、磨擦和跳动现象；电位器和可调节螺丝等可调部件在调校后留有再调整余地；数字显示仪表示值清晰、稳定，无闪烁现象。校验结束后，合格仪表贴上检定合格标记，不合格仪表报业主、监理确认后作退库处理。
地铁杂散电流和接触网验收标准
5杂散电流防护 5.1 一般规定 5.1.1 开工前应复核杂散电流防护排流钢筋及防护测点的设置是否符合设计要求。 5.1.2 所有端子连接前应清除表面的附着物。 5.1.3 电缆保护管端头应密封防潮，电缆敷设前应进行绝缘试验。 5.1.4 电缆敷设应符合本标准第3.2.13的规定。 5.1.5电缆终端头与中间接头制作时，应严格遵守制作工艺流程，操作人员应具备操作资格。 5.2 测防端子连接 主控项目 5.2.1 检查测防端子预留情况，设置位置及端子引出方式是否满足设计要求。 检验数量：全数检查。 检验方法：观察检查。 5.2.2 连接电缆型号，规格应符合设计要求。 检验数量：全数检查。 检验方法：检查质量证明文件。 5.2.3 电缆芯线与接线端子压接牢固，接线端子与测防端子的连接可靠。 检验数量：全数检查。 检验方法：观察检查。 一般项目 5.2.4 所连接的测防端子间距较大（>80cm），需对连接电缆整理和固定。
检验数量：全数检查。 检验方法：观察检查。 5.3 参考电极及监测装置安装 主控项目 5.3.1 参考电极及监测装置应无锈蚀或机械损伤，规格、型号及安装位置应与设计要求相符。 检验数量：全数检查。 检验方法：核对设计文件及观察检查。 5.3.2 监测装置的接地方式应符合设计要求；本体接地可靠。二次回路接线正确，连接可靠。所有安装的元、器件应符合设计要求，动作可靠，固定牢固。 检验数量：全数检查。 检验方法：核对设计文件检查。 5.3.3 参比电极安装地点应符合设计要求，安装位置与对应的测试端子之间距离不应超过1m的范围，安装孔直径应不小于60mm，深160mm。 检验数量：全数检查。 检验方法：观察测量检查。 5.3.4 参考电极材质应为氧化钼，在埋设前应在水中浸泡不少于24小时。 检验数量：全数检查。 检验方法：观察检查。 5.3.5 参考电极安装时不应和结构钢筋接触，严禁撞击其他刚硬结构物。 检验数量：全数检查。 检验方法：观察检查。
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
杂散电流监测系统（含排流柜）、单向导通装置技术规格书 （一）杂散电流监测系统（含排流柜） 1. 适用范围 本技术要求适用于重庆轨道交通一号线朝沙段杂散电流监测系统，并作为投标方制定投标技术文件和供货设备的技术依据。 2. 环境条件 1）环境温度：-5?C～+44.5?C 2）污秽等级：重污区 3）相对湿度：日平均：95% 月平均：90% 有凝露发生 4）海拔高度：≤1000m 5）雷电日：60D/年 6）地震烈度：7度 3. 供货规格型号 4. 采用标准（但不限于此） 地铁杂散电流自动监测系统有关设备所涉及的产品标准、规范；工程标准、规范；验收标准、规范等完全满足所有中华人民共和国的条例及规范，包括：《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》CJJ49-92 《低压电器外壳防护等级》GB4942.2-85 《电工电子产品基本环境试验规程》GB2423-81 《电磁兼容试验和测量技术》GB/T 17626 《煤矿通信、检验、控制用电工电子产品基本试验方法》MT 210 《交流电气装置的接地》DL/T621-1997
《地铁设计规范》GB50157-2003 《地铁直流牵引供电系统》GB10411-89 5. 系统构成 本工程杂散电流监测系统采用车站（变电所）监测和控制中心集中监测二级监测系统。 杂散电流监测装置通过变电所内通信网络与电力监控系统接口，并将处理和统计后的数据传至监控中心。 杂散电流监测系统由参比电极、整体道床测防端子、地下结构测防端子、测量线、传感器、通信电缆、信号转接器、监测装置组成。 6. 系统功能 杂散电流监测装置的输入端与从沿线各传感器引入的通信电缆连接，通过各监测点传感器实时采集监测分区内的结构钢筋的极化电位，参比电极自然本体电位，并对数据进行A/D转换，计算、存贮、统计并通过变电所内通信网络，将统计结果传送到变电所自动化系统，本监测系统具备以下几种功能： 6.1 通信功能 每个供电区间内的监测装置定期向传感器发出数据采集命令，数据按指定的格式上传到监测装置。 监测装置与SCADA通信每天上传的数据是： (1)监测点参比电极本体电位值。 (2)监测点极化电位实时值、正向偏移电位平均值。 (3)监测点30分钟极化电位正向偏移超标值、接触电压平均值。 6.2 测量功能 (1)实时监测道床结构钢筋的极化电位。 (2)实时监测隧道结构钢筋的极化电位。 (3)机车停止运行时，参比电极的自然本体电位。 6.3 计算功能。 根据计算极化电位的数学模型计算出30分钟监测点的极化电位正向偏移平均值。 6.4 显示功能 (1)就地显示道床结构钢筋的极化电位。
目录
×××站综合接地及杂散电流施工方案 一、编制依据 1、《地铁设计规范》GB50157-2013 2、《交流电气装置的接地设计规范》GB50065-2011 3、《电气装置安装工程接地装置施工及验收标准》GB50169-2006 4、《接地装置工频特性参数的测量导则》DL475-2006 5、《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》CJJ49-92 6、《轨道交通地面装置第2部分：直流牵引系统杂散电流防护措施》GB/ 7、×××站岩土工程勘察报告 8、建筑专业提供的车站附属用房建筑平面图 9、接地装置安装03D501-4标准图集 10、国家、郑州市现行技术标准、规程和规范，相关法规、政策，特别是环保、安全生产、文明施工方面的法规和政策。 二、工程概况 工程概况 ×××站为××城市轨道交通2号线与3号线同期施工T形换乘车站，位于长治路和×××交叉口，2号线车站沿长治路南北方向布置，3号线位于路口东侧沿×××东西向布置。2号线车站主体为明挖地下两层（换乘节点处地下三层）岛式车站，为双柱三跨箱型框架结构，总长m，标准段总宽，总高，顶板覆土约，底板埋深约；3号线车站主体为明挖地下三层岛式车站，为双柱三跨箱型框架结构，总长，标准段总宽，总高，顶板覆土约，底板埋深约。 工程地质和水文地质条件 工程地质 本站场地内钻孔揭露地层主要为第四系全新统、上更新统地层，共3个大层，10个亚层。现分述如下： 第四系全新统广泛分布于表层，主要有人工填土（杂填土、素填土）、粉质黏土、粉土（黏质粉土）及粉细砂、中砂等，该组总厚度17～35m。 （1）人工填土（Q4ml）（层号1）：包括杂填土（1-1）和素填土（1-2）。 杂填土（1-1）：杂色，干燥，松散，主要由建筑垃圾、沥青路面、碎石块等组成，含少量粘性土，欠压实～稍压实，均匀性差。层厚～。 素填土（1-2）：褐黄色，杂色，主要成分为黏质粉土和粉质黏土，夹碎石、砖块，欠压
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。
目录 1.编制依据................................................ 错误!未指定书签。 2.工程概况................................................ 错误!未指定书签。 2.1地理位置........................................... 错误!未指定书签。 2.2设计概况........................................... 错误!未指定书签。 2.3主要工程数量 ....................................... 错误!未指定书签。 3.施工计划................................................ 错误!未指定书签。 3.1施工布置及分段划分.................................. 错误!未指定书签。 3.2机械设备计划 ....................................... 错误!未指定书签。 3.3人员设备配置 ....................................... 错误!未指定书签。 4.综合接地施工方案......................................... 错误!未指定书签。 4.1综合接地系统施工工艺................................ 错误!未指定书签。 4.2综合接地系统各组件相互关系........................... 错误!未指定书签。 4.3综合接地测量放线.................................... 错误!未指定书签。 4.4沟槽开挖........................................... 错误!未指定书签。 4.5垂直接地体打入...................................... 错误!未指定书签。 4.6水平接地体的敷设.................................... 错误!未指定书签。 4.7接地系统组件间焊接.................................. 错误!未指定书签。 4.8降阻剂的敷设及回填.................................. 错误!未指定书签。 4.9接地引上线施工 ..................................................................................... 错误!未指定书签。 4.10接地电阻测试 ....................................................................................... 错误!未指定书签。 4.11关于放热焊接常见问题及解决方案.................................................... 错误!未指定书签。 4.12质量控制注意事项 ............................................................................... 错误!未指定书签。 5.杂散电流施工方案 ............................................................................................ 错误!未指定书签。 5.1施工工艺 ................................................................................................. 错误!未指定书签。 5.2各端子的制作工艺 ................................................................................. 错误!未指定书签。 5.3焊接方式 ................................................................................................. 错误!未指定书签。 5.4车站范围内附属设施 ............................................................................. 错误!未指定书签。