[浅谈,电流,腐蚀,其他论文文档]浅谈杂散电流腐蚀机理及防护措施
- 格式:docx
- 大小:10.05 KB
- 文档页数:6
论轨道交通杂散电流对城镇燃气管网的腐蚀及其防护措施摘要:土壤中的杂散电流会引起钢管的腐蚀,它从埋地钢管的一端流入,又从另一端流出,流入点为阴极,流出点为阳极,导致钢管腐蚀。
管道腐蚀量与杂散电流的强度成正比,这种杂散电流腐蚀减少了埋地钢管的使用寿命,降低了管道的耐久性和强度,有时甚至会造成灾难性的事故。
本文结合华油公司管道管理现状,讨论了杂散电流对城镇燃气管网的危害,总结了减少杂散电流及其防护的方法。
关键词:城镇燃气管网杂散电流;管道腐蚀;防护;监测0 前言按照成都正在加快建设国家中心城市建设和进行新一轮城市“东进、南拓、西控、中优、北改”的总体规划,“东进”和“南拓”将成为成都发展的重点方向,而华油公司也将管道建设和发展纳入了东部新城和天府新区的整体规划当中。
按照成都轨道交通集团的规划,未来将在“东进”和“南拓”的范围内建设15条地铁交通线路,这给我们公司发展提供了机遇,同时也对我们管道建设、运行、维护提出了更高的要求和挑战。
特别是城市轨道交通的杂散电流对地下埋设的燃气管道腐蚀危害以及防护措施成为一个倍受关注的问题,例如在地铁3号线二、三期土建1标段双流西站管线迁改工程中,我们就遇到了类似的问题,因此加强对轨道交通杂散电流的研究,对保证城市轨道周边燃气管线的安全运行,延长它们的使用寿命,具有重要的现实意义。
1 杂散电流的产生杂散电流主要分为三种类型:直流电流、交流电流和大地中自然存在的地电流,每种电流的特征都有所不同。
而目前我国轨道交通的牵引方式多采用直流牵引供电方式。
负荷电流绝大部分经走行轨和回流线返回牵引变电所的负极,但有一小部分从轨道与地面绝缘不良的位置泄漏到地铁道床及周围土壤介质中,形成杂散电流。
它从埋地钢管的一端流入,又从另一端流出,流入点为阴极,流出点为阳极,导致钢管腐蚀。
2 杂散电流对管道产生腐蚀的原因从管道腐蚀现象看,比较集中为穿孔腐蚀,也有一少部分是均匀腐蚀。
结合腐蚀机理,不难看出电化学腐蚀是地埋管道腐蚀的主要原因,细菌腐蚀和纯化学腐蚀也不同程度地存在。
地铁杂散电流危害及防护地铁杂散电流指地铁线路中由于信号系统、电力供应系统、牵引系统等原因产生的电流异常现象。
这些电流不仅会对乘客和工作人员的安全构成威胁,还可能对地铁系统的设备和设施造成损害。
因此,了解地铁杂散电流的危害,并采取相应的防护措施非常重要。
地铁杂散电流的危害主要包括以下几个方面:1. 人身安全风险:地铁杂散电流可能会通过人体造成电击伤害。
当人体接触到带电的金属部件时,电流会通过人体传导,造成电击。
严重情况下,可能导致人员伤亡。
特别是在湿润的环境中,电流传导的速度更快,导致伤害的风险更高。
2. 设备损坏:地铁杂散电流会对地铁的设备和设施造成损害。
例如,电流通过地铁的导轨、信号线等金属部件时,会产生电化学腐蚀,导致设备的损坏和寿命缩短。
此外,地铁内的电子设备如手机、电脑等也可能受到电流冲击而受损。
3. 信号干扰:地铁杂散电流可能会对地铁的通信和信号系统造成干扰。
电流干扰信号线路和设备,可能导致信号失真、误码等问题,进而影响地铁的运行安全。
为了预防和减少地铁杂散电流带来的危害,需要采取相应的防护措施:1. 设备维护和保养:定期对地铁设备进行检修和维护,确保其正常运行。
包括检查电力供应系统、牵引系统等设备,及时修复出现的问题。
2. 接地保护:对于地铁的金属部件,特别是导轨和信号线等,需要进行良好的接地保护。
接地系统能够将地铁杂散电流从金属部件中引导到地下,避免对人身和设备的伤害。
3. 人员培训和警示标识:对于地铁的乘客和工作人员,需要进行电流安全和预防的培训,提高他们的安全意识。
同时,在地铁站和车厢内应设置相关警示标识,提醒人们注意地铁杂散电流带来的危险。
4. 监测和报警系统:安装地铁杂散电流监测和报警系统,实时监测地铁线路中的电流情况,并通过报警系统及时向工作人员发出警报,以便及时采取应对措施。
5. 泄漏电流保护装置:在地铁的电力供应系统中,安装泄漏电流保护装置,能够在电流泄漏时快速切断电源,防止电流流入人体造成伤害。
论述地铁杂散电流的危害与防护方法我国地铁的发展是一个很平稳的过程,虽然地铁方便了我们,但它也存在着一些潜在的危险性和污染性。
它与我们平常的电源不一样,它采用的是直流牵引电源。
地铁的钢轨对地面不可能有完全的绝缘,所以在使用电时,电源本身会分散出一部分电流通过走行轨散入附近行驶过的地面,从而形成杂散电流。
杂散电流危害着地表的环境,渗入到大地的电流会腐蚀附近的建筑,加强分散电流的防腐性认识及防腐措施的研究显得尤为重要。
1 杂散电流产生原理2 地铁杂散电流危害的分析杂散电流的在地铁中的危害并不是单单的一个方面,其涉及范围比较广泛,而地铁处以金属材质居多、混凝土结构复杂,所以影响比较明显,此外对于通信方面也有很大的危害,具体如下文所述。
2.1 杂散电流会逐渐的腐蚀金属材质金属材质容易被自然界中存在的水分、灰尘等腐蚀,这是不可避免的情况,但是地铁系统中杂散电流对金属材质的腐蚀不是必然现象,可以有所限制,从而减少不必要的经济损失。
杂散电流来源于地铁系统中的漏电点,电流强度要比自然腐蚀电流高出几十甚至几百倍,破坏效果严重。
举个例子来说,1A的杂散电流在一年中可以毁坏掉15~18斤左右的钢材,再加上杂散电流的破坏模式具有集中于局部的现象,往往会使钢材穿孔,或是绝缘垫破损后的钢铁腐蚀,影响地铁钢铁的使用年限。
2.2 杂散电流会逐渐的破坏混凝土结构电流的特性可以说成是无孔不入,这也正是其可怕之处,杂散电流在经过混凝土进入到内部之后,会对钢筋支架造成腐蚀,并产生一系列的腐蚀物质,表现在我们面前的结果就是红锈、黑锈的产生等等。
在产生这些锈迹之后,会使钢筋的体积变粗、增大,甚至可加粗到原钢筋的4倍左右,这样一来,就会将水泥撑开,形成裂缝,产生安全隐患。
2.3 杂散电流对通信系统产生危害杂散电流使得通信导线和周边的地表形成电位差异,人们手中的通信设备就变为了高压电位,小的说是影响人们的通讯质量,大的说可能会对自身安全造成一定的威胁。
杂散电流腐蚀名词解释杂散电流腐蚀名词解释1. 引言杂散电流腐蚀是一种常见的电化学腐蚀形式,对许多工业设备和结构造成严重的损害。
在本文中,我们将对杂散电流腐蚀进行详细解释,并探讨其原因、影响以及相应的防治方法。
2. 什么是杂散电流腐蚀杂散电流腐蚀(stray current corrosion)是指在电气系统中出现的不受控制的电流,通过某些金属结构或设备导致其腐蚀的现象。
这种电流在未经适当处理的情况下,可能导致严重的金属损耗,甚至引发设备破裂或系统故障。
3. 杂散电流腐蚀的原因杂散电流腐蚀通常由以下几个原因引起:3.1 非均匀电位分布:在电力供应系统或电气设备中,由于电流分布不均匀,导致某些地点的电位比其他地方高,产生电流流向较低电位的金属结构或设备,引发腐蚀。
3.2 地下设施电位差:在地下工程或管道系统中,可能存在不同的电位差,导致电流从一个区域流向另一个区域,引发腐蚀。
4. 杂散电流腐蚀的影响杂散电流腐蚀对金属结构和设备造成的影响主要有以下几个方面:4.1 金属损耗:杂散电流加速了金属的腐蚀速率,导致设备和结构的物质损耗加剧。
4.2 设备破裂风险:腐蚀导致金属断裂,可能引发设备破裂,造成重大事故和人员伤亡。
4.3 金属电位的漂移:杂散电流会改变金属结构或设备的电位,可能导致电气故障甚至系统崩溃。
5. 杂散电流腐蚀的防治方法为了有效预防和控制杂散电流腐蚀,可以采取以下几种方法:5.1 定期监测:通过安装监测设备,及时监测杂散电流的存在和变化,以便及早采取相应的措施。
5.2 电位补偿:通过电源系统的电位调整或使用电位补偿装置,可以减少或消除电位差,降低杂散电流的发生。
5.3 防护涂层:在金属结构表面涂覆保护性涂层,以防止杂散电流对金属的直接接触,减少腐蚀风险。
6. 个人观点和理解杂散电流腐蚀的概念对于电力系统和工程设备非常重要。
在我看来,了解和掌握杂散电流腐蚀的原因、影响及防治方法,对于预防设备腐蚀、保护系统运行稳定至关重要。
浅谈杂散电流及预防摘要: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。
Science and Technology & Innovation ┃科技与创新・131・文章编号:2095-6835(2016)24-0131-01城市轨道交通杂散电流腐蚀防护方案浅谈吕稳歌(中铁一局集团电务工程有限公司,陕西 西安 710000)摘 要:城市轨道交通工程是一项非常重要的工程,而杂散电流是一种有害的电流,会对其建筑物的金属构件、设备外壳、金属管线等产生电化学腐蚀,进而影响设备的运行安全,缩短其使用寿命。
为了保证城市轨道交通建筑、设备等能够长期、安全运行,必须对轨道交通中的杂散电流采取完善、有效的防护措施。
针对杂散电流的腐蚀防护提出了一些具体措施,以期为城市轨道交通设计、施工提供参考和借鉴。
关键词:城市轨道交通;杂散电流;腐蚀防护;回流系统中图分类号:U239.5;TG172.84 文献标识码:A DOI :10.15913/ki.kjycx.2016.24.131 城市轨道交通工程受现场条件等各方面因素的制约,将钢轨铺设于道床上,钢轨同时作为机车牵引回流。
钢轨是不可能完全绝缘于道床结构的,因此,钢轨与道床、桥梁结构之间都会产生泄漏电流,即杂散电流,又被称为“地中迷流”。
杂散电流对建筑物有很强的腐蚀作用。
杂散电流会发生电腐蚀效应,对金属的破坏相当严重,能引起水管穿孔漏水、锈蚀、电缆挂钩打火、扣件生锈断裂等,进而缩短设施的使用寿命,造成严重的经济损失。
为了保证城市轨道交通建筑、设备能够安全、长期、有效运行,必须进行杂散电流的腐蚀防护。
杂散电流腐蚀防护是个综合性工程项目,几乎涉及城市轨道交通各个专业,各专业需采取必要的防护措施。
1 杂散电流腐蚀防护技术方案 1.1 限制杂散电流产生的方法 1.1.1 降低回流系统阻抗一般情况下,城市轨道交通的列车走行钢轨采用的是长轨,钢轨尽量焊接成一体,并实现全线电气连续,以减小回流阻抗。
车辆段有可能采用短轨,如果采用短钢轨,用鱼尾板螺栓连接,则两根钢轨之间需用铜芯电缆或者轨端接续线与钢轨可靠连接,保证钢轨纵向良好的电气连接,以减小钢轨纵向电阻。
编号:AQ-JS-04595( 安全技术)单位:_____________________审批:_____________________日期:_____________________WORD文档/ A4打印/ 可编辑燃气管道杂散电流腐蚀及防护Stray current corrosion and protection of gas pipeline燃气管道杂散电流腐蚀及防护使用备注:技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解,进而形成更加科学的技术安全观,并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施,最终达到提高安全性的目的。
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。
地铁杂散电流危害及防护范文地铁杂散电流是指由于地铁工程中的设计、施工和运营问题导致的电流在地铁车辆、轨道、结构和站台等金属设施上的传导,给乘客和工作人员带来的电击危险。
地铁杂散电流的危害主要包括电击伤害以及对设备设施的损坏。
因此,为了保障地铁乘客和工作人员的人身安全以及地铁设备的正常运行,必须采取一系列的防护措施。
地铁杂散电流对人体的危害主要体现在电击伤害方面。
由于地铁车辆和结构的金属部分都可能存在电路故障,当乘客接触到这些金属部分时,就有可能遭受到电击。
电击伤害的程度取决于电流的大小和电击持续的时间,严重的情况下可能导致人身伤害甚至死亡。
另外,地铁设备由于长期受到杂散电流的侵蚀,容易出现电气设备故障,导致地铁运营中断、事故发生等严重后果。
为了防止地铁杂散电流对人体的危害,首要的任务是加强对地铁工程的设计和施工过程中的监管。
地铁工程的设计应符合相关电气安全标准,确保设备设置和电路设计合理,不会产生过大的杂散电流。
施工过程中应加强对地铁结构和设备接地系统的检查和测试,确保接地电阻符合要求。
同时,应定期进行电阻测试和接地电流测量,及时发现和修复可能出现的接地故障。
在地铁运营过程中,也需要采取一系列的防护措施来降低杂散电流的危害。
首先,地铁车辆和结构的金属部分应进行电气绝缘处理,减少电流的传导。
其次,应设置地铁站台和乘车门的绝缘层,避免乘客直接接触到电流传导的金属部分。
此外,还应加强地铁车辆和设备的维护和检修,确保电气设备的正常运行,减少故障率。
同时,在地铁站台和车厢内应设置清晰可见的警示标志,提醒乘客注意电气安全。
乘客应遵守相关规定,不要随意触碰地铁车辆和结构的金属部分,不要在接地电缆上行走,避免接触到杂散电流。
地铁工作人员应定期接受电气安全培训,提高电气安全意识,掌握处理紧急电气事故的技能,确保能够及时处理地铁杂散电流引发的突发情况。
总之,地铁杂散电流是一个严重的安全隐患,危害着地铁乘客和工作人员的安全以及地铁设备的正常运行。
阐述地铁的杂散电流防护措施目前,我国地铁供电系统基本上采用的是直流牵引供电方式,牵引变电所提供地铁列车需要牵引的电流,先通过架空线或接触轨向地铁列车输送直流电,再通过走行轨回流到牵引变电所。
钢轨理论上对地绝缘安装,但因为施工工艺及绝缘材料性能等原因,钢轨不可能做到对地面完全绝缘。
而且钢轨的绝缘水平会随着绝缘材料的老化而渐渐降低,造成部分的电流不从走行轨回流,而是以散流的形式流入大地,再由大地流回走行轨并返回牵引变电所,从而形成杂散电流。
1 杂散电流的腐蚀机理地铁(轻轨)采用直流供电方式,利用钢轨作为回流线,由于钢轨对地绝缘不充分,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。
这种杂散电流对地铁隧道中的结构钢筋产生腐蚀,破坏了结构钢的强度,降低了其使用寿命。
杂散电流腐蚀属于电化学腐蚀,电化学腐蚀反应是一种氧化还原反应。
在反应中,金属失去电子而被氧化,其反应过程称为阳极反应过程。
介质中的物质从金属表面获得电子而被还原,其反应过程称为阴极反应过程。
进行电子传导的金属导体与进行离子传导的电解质相接触的界面称为电极系,电子导体和离子导体的接合称为e-i接合。
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1所示,走行轨和金属管线均为电子导体,地面为离子导体,电子在A点和D点流出,那么金属导体和地面一起组成的界面为阳极。
在电流经过过程中,如果电流在B点和F点流入,那么地面与金属导体所共同组成的界面为阴极。
根据图1可以看出,杂散电流所流过的地方可以看成两个电解电池串连在一起。
当杂散电流由钢轨(A)和金属管线(D)部位流出时,都会发生失掉电子的氧化反应,该部位的金属就会遭到腐蚀。
2 杂散电流的危害地铁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危害。
埋地金属管道腐蚀的防护探究与其交流杂散电流的防治摘要:本文介绍了我国管道工业的现状和发展趋势,综述了管道腐蚀的原因和防腐方法;分析了产生交流杂散电流的原因以及交流杂散电流对管道带来的危害,在介绍了杂散电流的防止原则的基础上,对如何防止交流杂散电流对管道腐蚀的方法做了全面的综述,最后提出了目前在交流杂散电流防护方面存在的问题。
关键词:金属管道;交流杂散电流;排流1引言1.1我国管道发展现状我国石油行业经历了初步发展、快速发展、稳定发展、加速发展四个阶段,至今仍保持着持续高效的发展特性。
截止2010年底,我国己建成的长输油气管道总长约8.5万公里。
1.2我国油气管道发展趋势1.2.1管道建设蓬勃发展。
未来几年将是我国油气管道建设的高峰期。
随着国外资源的大量引进和国内资源的储量增加以及各地区市场的蓬勃发展,作为连接资源和市场纽带的管道必将得到长足发展。
“十二五”规划提出:“加快西北、东北、西南和海上进口油气战略通道建设,完善国内油气主干管网。
”1.2.2技术水平不断提升。
近年来,随着西气东输二线、西部原油成品油管道、兰成渝和兰郑长成品油管道等大型管道工程的实施,我国油气管道技术水平不断得到提升,新建管道已达到国际先进水平。
1.2.3管理模式不断创新。
在管道建设规模不断扩大、管输种类多元化、管道建设难度加大的严峻挑战下,为了积极调动各生产力要素,实现资源优化配置,学组织生产,我国石油行业对油气管道建设实行“建管分离”1.3 交流杂散电流国内外研究现状由于管道经过的地域广、环境复杂,极易受到地下水、细菌和杂散电流等腐蚀因素影响,其防护工作不可忽视。
如今由于公共事业的大力发展,管道与电气系统铺设在所谓的”公共走廊”中,使得杂散电流对管道的腐蚀危害越来越明显,进而引起越来越多的国内外学者对其机理、监测、管道防护等研究方向的重视。
2、埋地金属管道腐蚀的防治2.1埋地金属管道腐蚀产生原因2.1.1化学腐蚀。
化学腐蚀指金属单纯由于化学作用而引起的腐蚀。
浅析地铁杂散电流产生和防护措施随着地铁的发展和扩建,地铁杂散电流的问题也愈发突显。
地铁杂散电流是指在交流电路中,由于施工中做成的绝缘不良和接地电阻的存在,引起接地体和邻近设备、建筑物之间发生的电位差而流过的电流。
地铁杂散电流反复流动会对铁路交通设施的机电设备和绝缘体、金属结构造成破坏,对人身安全和环境产生极大的危害。
因此,地铁杂散电流的产生和防护措施一直是地铁建设和运营管理的重点问题。
一、地铁杂散电流产生原因1、施工中绝缘不良地铁建设必须进行大量的地下施工,地铁隧道和站台的话涵中会使用大量的混凝土或金属材料,同时在接地体和隧道内敷设电缆等照明电气系统。
由于涂层与环境干湿变化的关系,电缆绝缘与涂层容易出现龟裂、剥落、老化和损坏等故障,从而形成电线泄漏电流,流经建筑物、金属管线和接地体,造成地电位差,进而导致地铁杂散电流。
2、接地电阻大地铁施工中的潜在电流问题另一个重要因素就是接地电阻。
一般来说,地铁的接地电阻应该小于4欧姆。
但是,由于阴极保护、生态排水及管廊施工中的不规范行为等原因,接地电阻不能达到要求,使地铁杂散电流不断产生。
二、地铁杂散电流危害1、对地下结构和设备造成损害地铁杂散电流造成了设备的短寿命和高损坏率,给设备维护带来了困难。
此外,杂散电流还将导致设备间隙放电,从而引起一系列的火灾和事故隐患,造成安全隐患。
2、对人身危害地铁杂散电流的大小和持续时间可能会对人体产生损害,从而引发电伤。
地铁内的乘客、地铁站附近的行人甚至是周围的居民都会受到地铁杂散电流的威胁,给人身安全带来极大的隐患。
3、对环境污染地铁杂散电流不仅对环境造成了污染,同时还会对夜间户外照明环境和邻近建筑物的照明造成影响。
三、地铁杂散电流防护措施1、人工排除法操作人员利用万用表在地面上逐个检查地下电力设备及管路设备的接地点,并分别测量每个接头电阻。
因为在接态良好的设备和绝缘不良的设备,由于电势差的不同,在地下的流过的电流也不同,经常发现绝缘不良或接头松动,利用人工排除法能实时发现、维修和更换弱环节,有效地防止受到杂散电流的损伤。
编号:AQ-JS-04595( 安全技术)单位:_____________________审批:_____________________日期:_____________________WORD文档/ A4打印/ 可编辑燃气管道杂散电流腐蚀及防护Stray current corrosion and protection of gas pipeline燃气管道杂散电流腐蚀及防护使用备注:技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解,进而形成更加科学的技术安全观,并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施,最终达到提高安全性的目的。
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。
地铁杂散电流的危害与防护措施浅析引言:地铁在运营中所产生的杂散电流会通过钢轨泄漏到地上,它严重腐蚀地下金属管道线路和钢筋结构,影响地铁的安全运营。
因此,全面考虑地铁杂散电流腐蚀问题,探讨更为有效的杂散电流腐蚀防护措施,对保证地铁安全运营具有十分重要的意义。
1 杂散电流的产生与危害1.1 杂散电流的产生目前,地铁牵引电源一般使用直流电源。
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(轨)、电动列车和走行轨(即回流轨)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,与走行轨流入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。
1.2 地铁杂散电流危害的分析(1)使某些地铁设备无法正常工作杂散电流若流入电气接地装置,将引起过高的接地电位,使某些设备无法正常工作,甚至会危及人身安全。
(2)杂散电流会逐渐的破坏混凝土结构电流的特性可以说成是无孔不入,这也正是其可怕之处,杂散电流在经过混凝土进入到内部之后,会对钢筋支架造成腐蚀,并产生一系列的腐蚀物质,表现在我们面前的结果就是红锈、黑锈的产生等等。
在产生这些锈迹之后,会使钢筋的体积变粗、增大,甚至可加粗到原钢筋的4倍左右,这样一来,就会将水泥撑开,形成裂缝,产生安全隐患。
(3)杂散电流会逐渐的腐蚀金属材质金属材质容易被自然界中存在的水分、灰尘等腐蚀,这是不可避免的情况,但是地铁系统中杂散电流对金属材质的腐蚀不是必然现象,可以有所限制,从而减少不必要的经济损失。
浅谈杂散电流腐蚀机理及防护措施摘要详细阐述了地铁杂散电流的形成机理及主要的防护措施。
关键词杂散电流;腐蚀;直流供电;轻轨交通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)。
1.2 杂散电流大小2 杂散电流防护措施从公式(1)中可得出杂散电流的总量基本上只与全线钢轨正电位及钢轨对地泄漏电阻有关,因此降低钢轨电位及增大钢轨泄漏电阻是防护杂散电流的基础;为杂散电流提供至牵引变电所负极的畅通金属通路,尽量减少杂散电流流出金属构件的电流密度,阻止杂散电流对其腐蚀,是防护杂散电流的重要措施。
2.1降低钢轨电位方案或确保畅通的牵引回流系统措施在列车运行密度和列车取流一定的情况下,钢轨电位由供电区间回流通路的电阻定。
减小回流通路电阻的主要措施是减小牵引变电所间距,保证回流通路畅通,增设辅助回流线,减小牵引回流通路电阻,运营中正线牵引网尽量采用“双边”供电等。
在满足供电负荷、供电质量及工程投资控制要求前提下,可适当调整变电所数量和设置位置,尽量使牵引变电所布置均匀。
减少以钢轨纵向电阻为主的回流系统电阻的措施包括正线钢轨采用重轨,且焊接为无缝长钢轨,若短钢轨间采用螺栓连接,则两根钢轨之间必须加焊一根铜电缆,回流电缆应与钢轨可靠焊接,回流电缆根数留有一定裕量;走行轨间设均流线,平衡上、下行钢轨电流,降低走行轨电位;道岔与辙岔的连接部位通过铜连接引线可靠焊接。
对于车辆段和停车场,根据实际工程条件,通过设置多个回流点,使牵引电流就近回流,减小回流通路电阻,控制产生杂散电流总量。
2.2 增大钢轨泄漏电阻措施钢轨泄漏电阻的大小与杂散电流成反比,可把保证钢轨有较高泄漏电阻作为轨道交通防护杂散电流根本的措施。
钢轨泄漏电阻主要由下述两方面因素确定:一是钢轨绝缘安装点的绝缘电阻,二是钢轨与道床表面的空隙距离及道床环境条件。
当然泄漏电阻也受与钢轨连接电缆绝缘情况、电化区段与非电化区段钢轨隔离效果等影响。
钢轨绝缘安装一般是通过在钢轨与道床间设绝缘垫,紧固螺栓通过绝缘套管安装在道床上等措施实现的,并且钢轨底部与道床之间间隙不得小于《地铁杂散电流防护规程》中的规定。
由于粉尘、潮湿、油污、风沙雨雪(高架和地面区段)等影响,会降低泄漏电阻,使杂散电流增加。
因此道床设计中应设计良好的排水方案,运营中应定期打扫,保持道床的清洁,以避免钢轨泄漏电阻降低。
另外与轨道专业配合,设计受外界污染影响少、绝缘水平较高的绝缘安装措施,如在安装点钢轨带绝缘靴套的绝缘安装方案,或整体带玻璃钢(或其他绝缘材料)衬套轨枕的绝缘性能好,便于运营清扫的绝缘安装措施等。
2.3 杂散电流的流通路径控制措施杂散电流对金属结构的腐蚀主要有4个方面:即钢轨、道床结构钢筋、隧道结构钢筋、地网及地铁外部其他公共设施。
杂散电流首先从钢轨泄漏至道床结构,再从道床结构向其他结构如隧道、车站结构泄漏。
利用整体道床内结构钢筋的纵向联通形成电气连续的杂散电流主收集网,为杂散电流提供第一个电气通路,杂散电流沿此通路流向牵引变电所方向,流出收集网后至钢轨,可减少杂散电流由道床向其它结构的泄漏量。
另外在工程条件许可情况下,地下区段道床与隧道(或其他结构间)设置素混凝土层,以增大道床与其他结构间泄漏电阻,减少杂散电流向其他结构泄漏量。
在回流轨下方穿越的金属管线也要进行绝缘处理,避免杂散电流经此泄漏至其他结构。
主收集网不可能收集所有的杂散电流,其它少量杂散电流继续泄漏至隧道或其他结构,利用隧道钢筋(内衬墙钢筋)纵向联通形成电气通路,则成为杂散电流遇到的第二个电气畅通通路(即辅助收集网),并沿此通路至牵引变电所方向,在牵引变电所区域(阴极区)流回至道床钢筋,并流回至钢轨,减少杂散电流向地铁以外泄漏。
由外界引入地铁内或由地铁内引出至地铁外的金属管线均应进行绝缘处理后,方可引入或引出,避免杂散电流经此向地铁外泄漏。
2.4 结构钢筋腐蚀防护措施金属构件电化学腐蚀防护是控制金属体流出至电介质的电流密度在防护范围之内。
主要措施是减少进入金属体的杂散电流量;为金属体提供至电源负极的金属通路,减少杂散电流流出金属表面的电流密度;确定合理的道床、隧道收集网(结构钢筋)表面积,控制杂散电流流出至电介质的密度。
地铁杂散电流防腐蚀对结构钢筋的保护是分层次的,其重要性对地铁结构设施而言,其顺序是隧道钢筋、道床钢筋和钢轨。
钢轨是可更换设备,道床钢筋从结构上讲可重修,而隧道钢筋应避免修复。
从地铁结构层次上讲,利用腐蚀钝化原理防腐蚀的重点在道床收集网,隧道收集网是作为后备收集网而起作用。
因为尽管靠近钢轨的道床收集网的截面积相对隧道收集网要小,在所收集的杂散电流较多而其截面较小的情况下,若能控制道床钢筋处于腐蚀钝化状态,则下层隧道收集网肯定也处于腐蚀钝化状态。
即只要道床收集网达到了腐蚀防护要求,下层其他结构设施肯定也没有被杂散电流腐蚀的危险。
利用道床结构钢筋作为收集网的目的:一是减少杂散电流继续向下扩散至隧道、车站和大地等结构的数量;二是由于道床钢筋本身有一定的截面,从而使杂散电流密度较小,而使自身处于腐蚀的钝化状态。
因为道床结构钢筋是杂散电流从钢轨上泄漏后遇到的第一道电阻较小的畅通电气通路,可将杂散电流尽量限制在本系统内部,可防止杂散电流继续向本系统以外泄漏。
若将道床钢筋纵向焊接及连接形成一层纵向电气通路,并得到经计算确定的截面,使得自道床钢筋流出的电流密度控制在腐蚀钝化状态范围内时,尽管有一定数量杂散电流流出钢筋,但却不会使道床结构钢筋受到腐蚀。
同样的原理,通过对隧道结构钢筋进行焊接及连接形成纵向电气连续通路后,对于从道床钢筋中继续泄漏的杂散电流起到二次收集作用,由于隧道结构钢筋截面更宜做大,从而使其更宜达到腐蚀钝化状态。
2.5 排流柜设置方案只有当杂散电流从钢筋流出时才对钢筋产生腐蚀,而杂散电流流出的区域集中在阴极区(即在牵引变电所附近),若在牵引变电所处将结构钢筋或其他可能受到杂散电流腐蚀的金属结构与钢轨或牵引变电所负母排相连,由于杂散电流总是走电阻最小的通路,而直接流至牵引变电所,从而在阳极区范围内大大减小了杂散电流从钢筋再扩散至混凝土的可能,减少了杂散电流流出钢筋导致的电化学反应,该方法称为排流法。
排流法一般有将金属结构与钢轨直接在牵引变电所附近相连的直接排流法、加二极管的单向导通排流、加直流电源的强制排流等。
但排流法存在如下缺点:当采用排流法时钢轨系统称之为接地系统,当有电流从钢筋沿排流电缆(经二极管)流至负母排时,原来负母排的负电位变为接近零电位,因钢轨纵向电压的钳制作用使得两牵引变电所间钢轨的最高对地电位增加了一倍,两牵引变电所间几乎成为阳极区,简单看杂散电流总量增加了近4倍。
由于杂散电流的总量增加太多,除牵引变电所附近钢筋腐蚀减少外,在区间的钢轨腐蚀将上升。
所以说排流法是一把双刃剑,既有其有利的一面,也有其不利的一面。
2.6 盾构区间防护杂散电流方案盾构法区间隧道迷流设计原理是指将管片内钢筋全部电气联通,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联通,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基础结构的腐蚀。
但在实际施工过程中,混凝土灌浆于各螺栓之间,仅靠螺栓、螺母的机械连接实现电气上的完全导通连接是很难的,与管片采用绝缘隔离措施相比,反而更加大了杂散电流对盾构管片内部结构钢筋的腐蚀风险。
2.7 高架区段防护杂散电流方案区间高架桥梁一般采用简支梁,桥梁与桥墩间有橡胶支座,起到了电气上的绝缘,表面上可避免杂散电流扩散,但若在个别区段采用其他桥梁结构,梁墩间没有绝缘支座,或高架车站采用“桥建合一”的结构,就必然形成某“点”的集中接地,成为防护杂散电流的薄弱环节。
因此,高架区间要采用梁墩间设置橡胶支座的桥梁结构,且高架车站尽量采用“桥建分离”的结构型式。
2.8 车辆段及停车场杂散电流防护措施车辆段和停车场均位于地面,经过出入线与正线连接。
车辆段内线路主要包括停车列检库、月检库线路和库外线路。
库外线路采用碎石道床,无法设置杂散电流收集网,检修库内线路较库外线路防护条件更差,加上车辆段建筑较多,并设有维修基地、生活及工作设备、各类管线较多,运营环境特殊,相对正线来讲,车辆段和停车场是防护杂散电流的薄弱环节。
但车辆段和停车场内车速较低,牵引电流较小,杂散电流泄漏水平较低,基于此特点,车辆段和停车场的防护杂散电流措施一般应从钢轨回流及降低钢轨电位考虑,一般采取措施如下:(1)降低车辆段(停车场)杂散电流主要泄漏总量措施车辆段(停车场)与正线间设置绝缘轨缝及单向导通装置,限制正线区段钢轨电流通过车辆段(停车场)内的钢轨回流,可降低车辆段(停车场)内部杂散电流泄漏水平;检修库、停车库内外线路间设置绝缘轨缝及单向导通装置,限制钢轨电流通过库内钢轨泄漏。
(2)就近回流措施车辆段(停车场)范围较小、线路密集,根据实际工程条件,通过设置多个回流点,使牵引电流就近回流,可起到限制钢轨电流泄漏。