摘要：现如今，我国的城市发展十分迅速，城市轨道交通使用直流牵引供电系统较多，在应用时无法实现彻底的对地绝缘，部分电流会顺着轨道传递到道床、土壤中，此类电流属于杂散电流，会对埋地管线造成腐蚀，导致建筑物强度处于较低水平，设备的使用寿命就会降低，对运输安全产生威胁，造成一定的经济损失。因此，一定要对此问题进行研究，判定杂散电流对埋地管线形成的腐蚀。
关键词：城市轨道交通；杂散电流；埋地管线腐蚀
引言
随着城市化进程不断加快，城市轨道交通建设数量逐渐增多，已经逐渐成为人们日常主要交通工具。轨道与大地之间的过渡电阻比较低，绝缘性能较差，因此，在车辆运行过程中就会产生大量的杂散电流，不仅会对车辆使用寿命造成不良影响，而且还会危害到埋地管线安全。因此，对城市轨道交通杂散电流对于埋地管线的影响进行详细探究迫在眉睫。
1概述
城市轨道交通一般采用直流牵引供电、钢轨回流，由于钢轨本身具有阻抗并且无法与地完全绝缘，运行时的牵引电流总会有一部分由钢轨流入大地，再由大地流回钢轨并返回牵引变电所，这部分电流称为杂散电流。杂散电流会对附近的金属结构产生干扰和电腐蚀。当钢轨附近埋有金属管道时，由于埋地金属管道对地绝缘并不充分，则一部分杂散电流流入管道并沿管壁流动，形成干扰电流。此时，流入管道的杂散电流的流入部分为阴极，且得到保护；而杂散电流流出的部位为阳极，受到电腐蚀。电腐蚀腐蚀激烈并易集中在局部部位，一般集中在管道外防腐层的缺陷部位，易使管道在短时间发生点状坑蚀。
2城市轨道交通杂散电流的腐蚀情况监控
在对杂散电流实施监控时，检测装置会发射数据收集命令，信号转换器会有所感应，传感器在接收到信号后就会开始收集数据，随后将数据转换为固定格式传递到信号转换器上，经过地址处理后就会被传递回监测装置。参比电极被安置在轨道、隧道结构上，通常被用作监测结构钢的极化电位，极化电位的高低能体现出结构钢受到腐蚀的程度。参比电极相当于接地极。实际上，杂散电流无法被直接检测，研究人员通常会以间接的方式进行检测，对埋地管线的受到的腐蚀情况进行分析。结构件外表向附近泄漏的电流密度越大，受杂散电流的辐射影响越大。因此，可对传递的电流密度进行判定，借此对地下管线的腐蚀程度实施监测。但是，在实际的检测中，电流密度也无法实现直接测量，仅能通过对结构件的电位极化的偏移程度实现最终判定。当前，我国的监测方式存在模拟量传输距离过大的问题，监测数据存在较大误差也会对监测造成负面影响。
3城市轨道交通杂散电流造成的埋地管线的腐蚀测试
3.1防堵
1）增加走行轨对地绝缘电阻，减少泄漏电流①在城市轨道交通的走行轨以及混凝土轨枕之间，可以设置绝缘垫，在紧固螺栓、道钉位置安装绝缘套管，采用绝缘扣件连接走行轨以及轨枕，同时，在轨枕与结构钢筋之间还需要设置绝缘垫。②设置负回流电缆，在牵引变电站所负母线至上下行走行轨，上下行均需要设置负回流电缆，同时在车站没有负回流电缆的一段的上下行走行轨之间，还需要设置上下行均流电缆，另外，还需要采用铜电缆做好连接。③在城市轨道交通的道床周边，应该合理设置排水沟，保证道床与结构面的干燥度，同时还应该对道床表面做好清洁处理，在最大程度上增加绝缘电阻。④沿站台边沿，应该设置绝缘层，绝缘层宽度为2m，同时，对于站台屏蔽门，应将其安装在绝缘层上，对于屏蔽门金属框架，需要采用电缆以及走行轨进行连接，这样能够有效避免列车和站台之间产生电位差。2）降低回流阻抗，减少走行轨上的电压降在重轨走行轨焊接施工过程中，应该尽量将其焊接成长走行轨，如果根据城市轨道交通实际需要，需要采用短走行轨以及鱼尾板螺栓进行连接，另外，在行轨之间，还应该采用大截面绝缘铜电缆进行焊接施工。
3.2对站台内部和外部的电位实施检测
为了解杂散电流泄漏的方式、原因和规律，从根本上对杂散电流实施控制，防止电流地铁站点的外部，使用杂散电流检测设备对站台内部和外部的电位进行检测。在地铁站外，埋设的管线的上端埋设参比电极，在车站的隧道之内铺设800m的导线，和检测桩共同开展点位测试。
3.3对管地电位的检测
为研究便利，对某市某段线路的地铁站点实施检测，判定杂散电流对当期埋地管线的影响。对埋地管线而言，对地电位正向偏移水平是分析杂散电流导致的腐蚀程度的主要依据。地铁在运行过程中会对杂散电流产生十分之大的影响，在同一条轨道上通常会有多辆车运行。在各段铁轨中，泄漏电流的大小和方向时常出现变化，机车的电流变化幅度较大，管地电位也时常发生变化。为应对这些情况，使用在虚拟设备多通道的基础上设计的杂散电流自动化测试系统，系统测试的极限频率会达到4Hz，且可以实现自动保存。测试开始后，选择3个测试点，每个点之间相距50m。将测试时机选在地铁双向对开、单向行驶、以及地铁行驶停止后三个时段。为削弱地铁IR降的干扰，使用经过埋地处理的长效参比电极，将电极放置在管道上端，让被测试的部分的牺牲阳极处于断开状态。
3.4测试结果分析
对管地电位结果进行分析后，检测的3个点的管地点位在地铁运营阶段出现较大的波动，在地铁运行时，管地电位的正向偏移量上限接近0.2V，在行驶的地铁数量减少后，管地电位的波动减弱，平均值逐渐降低。在地铁停止行驶后，电位的波动开始平缓。接受测试的管道受到的影响较为严重，杂散电流和轨道交通的运营状况存在关联。1号和2号测试点电位的平均数值相差较小，超过正常限度，两点附近可能存在腐蚀，3号平均值较大，说明管道状况良好。对管中测试电流结果进行分析后发现，此处杂散电流的产生也和地铁的运行情况有关。分析各点电流数值后，3号点与2号点之间存在杂散电流，导致电流升高，管地电位处于较低水平。2号点与1点之间存在电流排放渠道，电流小，管地电位较高，说明两点间的埋地管道受到严重腐蚀，管中电流和管地电位检测的结果保持一致。对图1进行分析后知晓，车站和隧道的参比电极让外部土壤的参比电极出现波动和地铁的行驶状况有关，车站的参比电极比土壤外的电位高，隧道盾构部分的电位比土壤部分低，试验结果与理论相符。
图1 测试管段各点的电流变化
结语
杂散电流产生的危害较为严重，需要采取预防措施，及时排放此类电流。但采取此类措施已经无法满足需求，还需要采取措施对杂散电流造成的腐蚀进行监控。对目前的技术进行分析，排流技术的研发已经遇到瓶颈，研究人员应将更多的精力放置在杂散电流的检测上，结合测试结果进行问题分析。
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论文作者:王岩1,程超宽2,谭福军3
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
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