国内精品免费一区二区观看,日本韩国亚洲欧洲黄,最新免费黄色网址,久久精品一级黄片

  • 歡迎光臨燃?xì)獗硇畔⒕W(wǎng)!
 
當(dāng)前位置: 首頁 » 技術(shù)前沿 » 創(chuàng)新技術(shù) » 正文

關(guān)于鋼質(zhì)燃?xì)夤艿离s散電流干擾監(jiān)測及排流保護(hù)的探討

字體: 放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2024-09-10  來源:燃?xì)獍踩c服務(wù)  瀏覽次數(shù):3108
 摘要:我國城市持續(xù)高速發(fā)展,各城市地鐵、輕軌等交通工具的建設(shè)所產(chǎn)生的雜散電流對埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿赖恼_\(yùn)行造成了一定的腐蝕影響。本文從雜散電流對燃?xì)夤艿赖母g機(jī)理、管道保護(hù)電位要求入手,圍繞雜散電流測試與評價方法,對雜散電流干擾檢測系統(tǒng)設(shè)計提出設(shè)想;并針對目前雜散電流防控和燃?xì)夤艿琅帕鞅Wo(hù)現(xiàn)狀,結(jié)合存在的問題,對雜散電流排流保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行可行性研究。


關(guān)鍵詞:地鐵;雜散電流;干擾監(jiān)測;排流保護(hù)

1 地鐵雜散電流構(gòu)成公共安全隱患

隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展、城鎮(zhèn)化進(jìn)程穩(wěn)步推進(jìn)以及城市人口密度的不斷提升,地鐵、輕軌等公共交通方式的建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大,為市民提供了極大的出行便利。然而,在便民基礎(chǔ)設(shè)施迅速發(fā)展的同時,安全隱患問題亦不容忽視。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),地鐵運(yùn)行過程中的直流干擾是導(dǎo)致土壤中雜散電流產(chǎn)生的主要根源。目前,地鐵系統(tǒng)普遍采用直流牽引供電方式,并將走行軌作為牽引電流回路。然而,由于鋼軌難以實(shí)現(xiàn)完全對地絕緣,這種供電方式不可避免地會產(chǎn)生雜散電流。地鐵運(yùn)行過程中產(chǎn)生的雜散電流對地鐵周邊的鋼軌、主體鋼筋結(jié)構(gòu)以及沿線敷設(shè)的金屬管線造成腐蝕作用。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,地鐵運(yùn)行過程中約有5%-10%的牽引電流會泄漏至土壤中,形成雜散電流。以1500V直流供電地鐵系統(tǒng)為例,牽引電流通常在2000A-3000A之間,因此由軌道泄漏產(chǎn)生的雜散電流可達(dá)數(shù)百安。根據(jù)法拉第定律,1A的直流電流在一年內(nèi)可使鋼鐵腐蝕約9kg。由于雜散電流干擾腐蝕具有長期的積累效應(yīng),特別是在管道防腐層破損處,容易導(dǎo)致坑蝕現(xiàn)象的發(fā)生,進(jìn)而引發(fā)穿孔等嚴(yán)重后果。因此,地鐵雜散電流已成為一個不容忽視的公共安全隱患,需引起高度重視并采取有效措施加以防范和治理。

 

我國城市地鐵交通網(wǎng)與埋地管網(wǎng)的規(guī)模相較于國際多數(shù)城市而言,顯得尤為復(fù)雜。同時,埋地管網(wǎng)面臨的動態(tài)直流雜散電流干擾程度及其防護(hù)形勢亦更為嚴(yán)峻。盡管目前部分燃?xì)夤艿酪褜?shí)施陰保措施,確保管道保護(hù)電位保持在適宜范圍,然而,由于雜散電流的存在,仍導(dǎo)致埋地金屬管道陰極區(qū)防腐層發(fā)生老化和剝離現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,受電氣化鐵路等大型設(shè)施建設(shè)的影響,高達(dá)80%的腐蝕穿孔事故與雜散電流的作用密不可分。因此,如何有效排查并降低地鐵雜散電流對埋地鋼質(zhì)管道的干擾與腐蝕風(fēng)險,成為當(dāng)前管道企業(yè)與地鐵方面共同關(guān)注的重要課題。

2 地鐵雜散電流特點(diǎn)和危害

圖1 地鐵雜散電流的形成示意圖

 

雜散電流是指在非指定回路中流動的電流。在規(guī)定的電路中流動的電流,其中一部分自回路中流出,流入大地、水等環(huán)境中,形成了雜散電流。由于電流的流動具有指向性,它會從高阻抗流向低阻抗、高電勢流向低電勢。而埋藏在土壤中的鋼質(zhì)管道的電阻比土壤小,電勢也有可能比土壤低。所以雜散電流在土壤中流動,就有可能通過管道的某一部位進(jìn)入管道,并在其中流動一段距離,再從管道上的某一部位離開,返回到土壤中,形成一個閉合回路。雜散電流在金屬燃?xì)夤艿乐辛鲃訒r,將會在金屬管道上形成腐蝕電池,其腐蝕現(xiàn)象比自然腐蝕強(qiáng)烈得多,可造成金屬管壁腐蝕,這樣造成的腐蝕被稱作雜散電流腐蝕,可能會導(dǎo)致管道穿孔、燃?xì)庑孤?,甚至燃燒或者爆炸事故?/p>

 

雜散電流分為動態(tài)雜散電流和靜態(tài)雜散電流。隨著時間變化,電流的大小或方向不斷變化的稱為動態(tài)雜散電流;而隨著時間變化,電流的大小或方向穩(wěn)定不變的稱為靜態(tài)雜散電流。靜態(tài)雜散電流來源于外加的電流系統(tǒng),通常是被強(qiáng)制施加到管道上的,如:其他管線及行業(yè)的陽極地床,高壓輸電線路等。動態(tài)干擾電流主要來自一些采用電力制動的設(shè)備系統(tǒng)(如地鐵、火車和采礦作業(yè)等),通過鄰近防腐層良好的管道網(wǎng)絡(luò)可以傳送到幾千米遠(yuǎn)的地方。

 

雜散電流干擾又分為直流和交流雜散電流。其中直流雜散電流對管道的腐蝕影響最大,直流雜散電流腐蝕的危害程度通常是其他形式腐蝕的100倍-1000倍。直流干擾源有直流電氣化鐵路、電車裝置、直流電網(wǎng)、直流電話電纜網(wǎng)絡(luò)、直流電解裝置、電焊機(jī)及其他構(gòu)筑物陰極保護(hù)系統(tǒng)等,交流干擾源有高壓交流電力線路設(shè)施和交流電氣化鐵路設(shè)施等。

 

相對于其他雜散電流干擾,地鐵雜散電流干擾有其顯著的特點(diǎn):

 

(1)地鐵運(yùn)行期間雜散電流持續(xù)干擾,地鐵一旦停運(yùn),雜散電流干擾消失,整體干擾持續(xù)影響時間長;

 

(2)影響范圍廣,因埋地金屬管道一般為長距離電連續(xù)性,地鐵雜散電流通常可影響幾千米甚至幾十千米范圍;

 

(3)地鐵雜散電流干擾是動態(tài)的,極其復(fù)雜的。因機(jī)車動態(tài)運(yùn)行且多條線路共同影響,使得管道干擾電位持續(xù)正負(fù)波動,干擾源甄別困難;

 

(4)對于周邊埋地金屬管道而言,在交叉點(diǎn)、平行段和地鐵檢修基地附近的管道上存在顯著地鐵雜散電流干擾,管地電位波動超出正常保護(hù)水平,在受干擾高壓管道上也發(fā)現(xiàn)多處因地鐵雜散電流造成的腐蝕干擾點(diǎn),若不及時發(fā)現(xiàn)并采取相關(guān)措施,很可能發(fā)生管道穿孔,造成天然氣泄漏、火災(zāi)爆炸等事故,因此對于地鐵雜散電流的研究整改刻不容緩;

 

(5)破壞混凝土結(jié)構(gòu)。在雜散電流由混凝土進(jìn)入鋼筋之處,鋼筋呈陰極狀態(tài)。如果陰極析氫且氫氣不能從混凝土逸出,就會形成等靜壓力,使鋼筋與混凝土脫開。在電流離開鋼筋的部位,鋼筋呈陽極狀態(tài)而發(fā)生腐蝕,并形成腐蝕產(chǎn)物Fe(OH)2、Fe2O3(紅銹)、Fe3O4(黑銹)等。根據(jù)研究,紅銹的體積可擴(kuò)大到原來鋼筋體積的4倍,黑銹體積可擴(kuò)大到原來的2倍。鐵銹在鋼筋表面沉淀,會使鋼筋體積膨脹,進(jìn)而對周圍混凝土產(chǎn)生擠壓,使混凝土沿鋼筋方向開裂,對地鐵混凝土結(jié)構(gòu)造成破壞;

 

 

(6)對于地鐵本身而言,盡管腐蝕問題沒有管道側(cè)刻不容緩,但其鋼軌、隧道鋼筋混凝土在雜散電流干擾時也存在較大腐蝕風(fēng)險,鋼軌和鋼筋的強(qiáng)度降低,一旦發(fā)生事故將是不可估量的后果,社會影響惡劣,因此地鐵方也在積極應(yīng)對雜散電流對其自身的腐蝕危害。

3 地鐵雜散電流對燃?xì)夤艿赖母g機(jī)理 

3.1 電化學(xué)腐蝕

電流的流動是從高電位流向低電位的,雜散電流也是如此。若軌道附近埋設(shè)有金屬管道,且金屬管道存在防腐層破損、剝落等現(xiàn)象時,金屬電阻率與土壤相比要小很多,因此,泄漏到土壤中的干擾雜散電流絕大部分就會進(jìn)入管道,在管道防腐層破損點(diǎn)處流進(jìn)流出,通過大地或水形成一個回路。通常,土壤中的雜散電流流入埋地鋼制管道的部位,是陰極區(qū)得到電子發(fā)生還原反應(yīng),陰極區(qū)的金屬管道一般不會受影響;從埋地鋼制管道防腐層破損處流出的部位,是陽極區(qū)失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),大量金屬會以Fe3+形式溶入周圍的電解質(zhì)中,從而使陽極區(qū)的金屬管道發(fā)生腐蝕。雜散電流對埋地鋼質(zhì)管道腐蝕作用的本質(zhì)就是電化學(xué)腐蝕。

 

電化學(xué)腐蝕必須具備四個基本條件:

 

(l)鋼制管道作為陽極(或陽極區(qū)),必然還存在一個陰極(或陰極區(qū));

 

(2)鋼制管道作為陰極(或陰極區(qū)),必然還存在一個陽極(或陽極區(qū));

 

(3)在管道周圍存在電解質(zhì);

 

(4)在管道的陰極和陽極之間存在電子的流動路徑。

 

以上條件滿足后就會形成電池效應(yīng),從而導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕。

 

以地鐵為例分析雜散電流的電化學(xué)腐蝕機(jī)理。由牽引供電方式制動的地鐵,對管道作用的整個過程及其腐蝕部位如圖2所示。圖中的I為牽引變電站提供動力的電流,I1和I2分別為行走軌道回流和泄漏的電流。由此可知,整個電流流動的過程可以看作是2個串聯(lián)的原電池。

 

電池1:X為行走軌道(陽極區(qū))→Y床道、土壤→Z金屬管線(陰極區(qū));

電池2:W金屬管線(陽極區(qū))→V土壤、床道→U行走軌道(陰極區(qū))。

 

圖2 地鐵雜散電流腐蝕原理圖

3.2 電化學(xué)腐蝕反應(yīng)

當(dāng)陽極區(qū)流出雜散電流時,該部位的埋地鋼質(zhì)管道便與周圍的電解質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng),此時管道遭到腐蝕。當(dāng)管道周圍電解質(zhì)呈酸性PH<7時,H+被還原,發(fā)生析氫反應(yīng);當(dāng)管道周圍電解質(zhì)呈堿性pH≥7時,F(xiàn)e被氧化成為Fe3+,發(fā)生吸氧反應(yīng)。反應(yīng)過程如圖3:

圖3 氧化還原反應(yīng)原理圖

 

3.2.1 析氫反應(yīng)

3.2.2 吸氧腐蝕

上述兩種腐蝕反應(yīng)生成的Fe(OH)2,都會在管道表面析出,其中一部分繼續(xù)反應(yīng)形成Fe(OH)3,一部分則會以棕色的Fe2O3·2XH2O產(chǎn)物形態(tài)存在。Fe(OH)3則會繼續(xù)反應(yīng),以Fe3O4(黑鐵銹的主要成分)的產(chǎn)物形態(tài)存在。

4 地鐵側(cè)保護(hù)電位有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求

(1)《地鐵雜散電流腐蝕保護(hù)技術(shù)規(guī)程》(CJJ 49-92)規(guī)定:對于鋼筋混凝土質(zhì)地鐵結(jié)構(gòu)的鋼筋,上述極化電壓的正向偏移平均不應(yīng)該超過0.5V。目的在于避免地鐵電流對自身系統(tǒng)內(nèi)部金屬構(gòu)筑物的腐蝕。

 

但該標(biāo)準(zhǔn)僅考慮對地鐵隧道鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(即地鐵本體)的影響,并沒有考慮雜散電流對周圍金屬構(gòu)筑物(例如鋼制管道)的影響;隧道結(jié)構(gòu)的外表面,受雜散電流腐蝕危害的控制指標(biāo)是由泄漏電流引起的結(jié)構(gòu)電壓偏離其自然電位數(shù)值。

 

(2)《軌道交通地面裝置》(GB/T 28026.2-2011)第2部分:直流牽引系統(tǒng)雜散電流防護(hù)措施明確提出了雜散電流對周圍構(gòu)筑物的影響,規(guī)定:地鐵運(yùn)行高峰期的平均電位不超過+100mV。

5 管道側(cè)保護(hù)電位有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求

5.1 《城市燃?xì)饴竦劁撡|(zhì)管道腐蝕控制技術(shù)規(guī)程》

(CJJ 95-2003)規(guī)定

(1)施加陰極保護(hù)后,使用硫酸銅參比電極測得的極化電位至少應(yīng)達(dá)到-850mV或更負(fù)。測量電位時,必須考慮IR降的影響。

 

(2)采用斷電法測得的管地電位應(yīng)達(dá)到-850mV或更負(fù)。

 

(3)在陰極保護(hù)極化形成或衰減時,測得的被保護(hù)管道表面與土壤接觸的、穩(wěn)定的參比電極之間的陰極極化電位值不應(yīng)小于100mV。

 

(4)存在細(xì)菌腐蝕時,管道通電保護(hù)電位應(yīng)小于或等于-950mV;沙漠地區(qū),管道的通電保護(hù)電位應(yīng)小于或等于-750mV。

 

5.2 美國國家防腐協(xié)會(NACE)《埋地或水下金屬

管線系統(tǒng)外部腐蝕控制(Control of External 

Corrosion on Underground or Submerged Metallic 

Piping Systems)》(RP0169-2002)規(guī)定

(1)在評價陰極保護(hù)有效性上,腐蝕泄漏史結(jié)合管地電位作為陰極保護(hù)是否達(dá)到了足夠的依據(jù)。

 

(2)對于鋼與鑄鐵管道,施加陰極保護(hù)時的負(fù)(陰極的)電位至少為850mV(CSE)。

 

(3)必須考慮除構(gòu)筑物與電解質(zhì)界面處之外的電壓降,以便對測量的電壓做出有效的解釋。(注意:所謂“考慮”是指,在應(yīng)用下列方法確定電壓降的重要性時,應(yīng)采用合理的實(shí)用工程技術(shù),如:測量或計算電壓降、檢查陰極保護(hù)系統(tǒng)歷史記錄、評價管道及其環(huán)境的自然特性和電性能、確定是否存在腐蝕的實(shí)際證據(jù)等)。

 

5.3 《埋地鋼制管道腐蝕防護(hù)工程檢驗(yàn)》

(GB 19285-2014)4.2.1規(guī)定

(1)埋地鋼質(zhì)管道的直流干擾,可用管道任意點(diǎn)上的管地電位較自然電位的偏移或管道附近土壤表面電位梯度來進(jìn)行測量和評價。

 

(2)當(dāng)電位偏移≥20mV或土壤表面電位梯度>0.5mV/m,確認(rèn)為有直流干擾。

 

(3)當(dāng)電位偏移≥100mV或土壤表面電位梯度>2.5mV/m時,應(yīng)采取直流排流保護(hù)或其他防護(hù)措施。

5.4 澳大利亞國標(biāo)《金屬的陰極保護(hù)

(Cathodic Protection of metal structure)》

(AS2832.1-2015)第1部分:管道與線纜規(guī)定

(1)防止土壤對電位測試讀數(shù)產(chǎn)生干擾的方法是測量瞬時斷電電位。

 

(2)試片標(biāo)準(zhǔn):使用試片時,判斷埋地鐵質(zhì)結(jié)構(gòu)保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)是試片的瞬間斷電電位要么等于或低于-850mV(CSE);或者比去極化電位低至少100mV。

5.5 英國,歐洲標(biāo)準(zhǔn)《陰極保護(hù)測試技術(shù)

(Cathodic protection measurement techniques)》

(BS EN 13509:2003)規(guī)定

(1)“通電電位Eon”,包含各種未知IR降,IR降是隨著時間和參比電極的位置而變化的。

 

(2)通電電位的測量主要用于監(jiān)測陰極保護(hù)系統(tǒng),尤其是存在直流牽引系統(tǒng)的雜散電流情況下。此時,為獲得有意義的數(shù)值,通電電位應(yīng)在一段可以反映干擾水平,以及隨時間波動情況下的時段內(nèi),連續(xù)記錄。

 

(3)在沒有平衡電流、外部陽極或外部陰極所導(dǎo)致的電池電流和雜散電流存在的場合,可使用瞬間斷電電位來消除保護(hù)電流導(dǎo)致的IR降。所測得的數(shù)值稱為斷電電位Eoff。

5.6 小結(jié)

(1)通電電位(即管地電位)的陽性偏移,即正偏值可用于判定直流牽引系統(tǒng)的干擾,需連續(xù)監(jiān)測。

 

(2)土壤表面電位梯度測試因不受埋地金屬等限制,可用于判定土壤中雜散電流的方向和大小等分布。

 

(3)測量瞬時斷電電位可防止土壤對電位測試讀數(shù)產(chǎn)生干擾,即消除IR降。斷電電位可在切斷外部保護(hù)電流的瞬間進(jìn)行測量,認(rèn)為是管道的實(shí)際保護(hù)狀態(tài),可利用極化試片斷電法測量瞬間斷電電位,作為燃?xì)夤艿狸幈顟B(tài)的判定依據(jù)。

6 直流雜散電流測試與評價方法

6.1 管地電位檢測和監(jiān)測(電位偏移測試與評價方法)

6.1.1 測試方法

 

《埋地鋼質(zhì)管道直流排流保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(SY/T 0017-2006)中要求數(shù)據(jù)采集時間一般為45min,根據(jù)情況也可以擴(kuò)大到12h或者48h,并繪制該測試點(diǎn)的電位-時間曲線和電位偏移-時間曲線圖。

測試示意圖如圖4所示。通過在測試樁等管道附屬設(shè)施處,用電壓表和參比電極進(jìn)行檢測和監(jiān)測。

 

圖4 管地電位測試接線圖

 

注:l-管道(被測體);2-測試導(dǎo)線(多股銅芯塑料軟線);3-電壓表(具有數(shù)據(jù)存儲功能,量程±5V);4-參比電極;5-測試樁

 

根據(jù)測得的管地電位數(shù)據(jù),仔細(xì)分析管地電位的波動情況、管地電位相對于管道自然腐蝕電位的偏移程度(參考SY/T 0017-2006《埋地鋼質(zhì)管道直流排流保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》)和30min內(nèi)管道正向偏移的次數(shù)、平均值和最大值,用此3項(xiàng)指標(biāo)來評價管道所受雜散電流干擾的嚴(yán)重程度。


6.1.2 評價準(zhǔn)則

 

表1 基于管地電位波動值的分級評價準(zhǔn)則

 

6.2 土壤表面電位梯度測試

6.2.1 測試方法

 

如果土壤環(huán)境中存在雜散電流,由于電流流動必然在土壤中形成電位梯度,通過在土壤表面測試雜散電流的電位梯度,來判斷管道是否存在雜散電流干擾,并判斷雜散電流的方向、干擾的嚴(yán)重程度(通過電位梯度矢量,來判定雜散電流的方向)。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求測試時間一般為45min。測試示意圖如圖5所示。在管道附近,利用4個參比電極和兩個電壓表,按照圖示進(jìn)行布置,測取與管道垂直與平行方向上的電位差,進(jìn)行矢量合成。用矢量來表示電位梯度的大小和方向。

圖5 地電位梯度及雜散電流方向測試圖

 

注:1-a,b、c、d四支銅-飽和硫酸銅參比電極;2-測試導(dǎo)線(多股銅芯塑料軟線);3-A、B兩塊電壓表

6.2.2 評價準(zhǔn)則

 

《埋地鋼質(zhì)管道直流排流保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(SY/T 0017-2006)中規(guī)定見表2:

表2 雜散電流強(qiáng)弱程度的判斷指標(biāo)(電位梯度)

 

6.3 管道瞬時斷電點(diǎn)位測試

埋地鋼質(zhì)管道在陰極保護(hù)系統(tǒng)的作用下,金屬管體會產(chǎn)生電位負(fù)向偏移,阻止金屬管體發(fā)生腐蝕。管地電位由作用在金屬管體上的極化電位和作用在土壤環(huán)境中的電位差組成,故相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求通過測試極化電位來正確評判管道是否達(dá)到了有效的陰極保護(hù)。

 

將探頭埋入土壤中,將開關(guān)保持?jǐn)嚅_狀態(tài),不與管道相連接,當(dāng)測試試片(試片材料與管道材料相同)的對地電位穩(wěn)定后,即可測試管道的自然腐蝕電位。將探頭與管道相連,當(dāng)試片極化24h后,在開關(guān)斷開后及時讀取電壓表數(shù)據(jù)(探頭中金屬試片的對地電位),此數(shù)據(jù)即為管道的極化電位,如圖6所示。

圖6 極化電位測試探頭接線示意圖

 

注:1-內(nèi)塑料筒;2-高純銅或鋅;3-飽和硫酸銅或鋅鹽溶液;4-半透膜;5-外塑料筒;6-凸起短管;7-微孔陶瓷半透膜;8-飽和電解液;9-鋼盤

7 雜散電流干擾監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

目前的陰極保護(hù)測試樁設(shè)置僅能測量管地電位,無法系統(tǒng)地分析干擾產(chǎn)生的原因,無法甄別干擾源并采取相應(yīng)的措施,結(jié)合上述關(guān)于軌交直流干擾的測量與確定,對通電電位測試、極化試片斷電測試進(jìn)行集成,形成標(biāo)準(zhǔn)化測試樁,如圖7。 

圖7 標(biāo)準(zhǔn)化測試樁示意圖

 

7.1 標(biāo)準(zhǔn)化測試樁集成模塊

(1)長效參比電極;(2)犧牲陽極;(3)管道陰極連接;(4)試片連接;(5)通、斷電電位的測量與無線遠(yuǎn)傳;(6)犧牲陽極外輸電流監(jiān)測。

7.2 標(biāo)準(zhǔn)化測試樁可實(shí)現(xiàn)的功能

(1)通過對通、斷電電位的測量可評價雜散電流干擾程度和陰極保護(hù)措施的有效性;

 

(2)通過犧牲陽極外輸電流監(jiān)測,可判斷其使用壽命情況;

 

(3)依托電信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信號的實(shí)時遠(yuǎn)傳,可對管道進(jìn)行系統(tǒng)性干擾分析,確定管道的受干擾情況;

 

(4)某一區(qū)域測試完成、排除干擾后,可將地上部分(無線遠(yuǎn)傳裝置+電源+通斷開關(guān))整體遷移至另一區(qū)域,繼續(xù)監(jiān)測。

8 雜散電流排流方法研究

8.1 地鐵側(cè)雜散電流防控現(xiàn)狀

目前地鐵方現(xiàn)有措施基本原則:地鐵在設(shè)計時考慮雜散電流防護(hù),但僅限于雜散電流對其自身內(nèi)部系統(tǒng)的影響,并未考慮對周邊金屬鋼質(zhì)構(gòu)筑物(例如金屬管道)的腐蝕危害。而事實(shí)上地鐵產(chǎn)生的雜散電流不僅對周邊管道造成明顯干擾,對其自身也有不可忽視的隱患存在。

圖8 地鐵側(cè)雜散電流防控示意圖


8.1.1 降低回流通路電阻

 

減小牽引變電所間距、保證回流通路暢通,增設(shè)輔助回流線,運(yùn)營中正線牽引網(wǎng)盡量采用“雙邊”供電等。同時增加回流軌的截面積和足夠軌道之間的連接間距等。

 

8.1.2 增大泄漏路徑電路

 

加大回流鋼軌與道床及主體結(jié)構(gòu)之間的絕緣,走行鋼軌采用點(diǎn)支承并加強(qiáng)支承點(diǎn)絕緣能力;木質(zhì)軌枕、枕木的端面和道釘必須經(jīng)過絕緣處理或設(shè)置專門的絕緣層;緊固用的螺栓及扣件與混凝土軌枕之間的絕緣電阻在干燥情況下應(yīng)大于108Ω;使用不接地或二極管接地的回流電路;車輛段的軌道的絕緣隔離。

 

8.1.3 排流保護(hù)

 

沿走行軌下縱向設(shè)置電流收集網(wǎng),為雜散電流提供良好的回路,將泄漏電流通過收集網(wǎng)排流電纜、排流柜等引回至各牽引變電所。

圖9 地鐵側(cè)雜散電流排流保護(hù)示意圖

 

8.2 現(xiàn)有排流廠家的保護(hù)方式以及弊端

對于雜散電流的排流,目前燃?xì)夤净疚邢嚓P(guān)陰極保護(hù)設(shè)備廠家進(jìn)行周期性檢測,發(fā)現(xiàn)問題時采取以下的排流方法:

 

8.2.1 深井排流

 

如深圳燃?xì)鈱ζ涫杏騼?nèi)的高壓管道,在受到深圳軌交的強(qiáng)烈干擾后,管地電位正偏達(dá)數(shù)十伏,采用埋設(shè)高硅鐵等耐腐蝕材質(zhì)的接地極,將管地電位波動降低到數(shù)伏。鑒于各城市軌交部門與燃?xì)夤局g的溝通程度不同,對彼此的技術(shù)認(rèn)可度和雜散電流干擾的接受度不同,這種方法因燃?xì)夤締畏矫婕纯蓪?shí)施,目前采用比較多,但排流效果有限。

 

8.2.2 犧牲陽極排流

 

利用鎂、鋅等較活潑的金屬與大地接觸,實(shí)際運(yùn)行效果無法在軌交干擾下形成穩(wěn)定的保護(hù)電位,另外犧牲陽極消耗速度非??欤O(shè)計壽命10年的陽極往往在2年-3年內(nèi)消耗完畢,之后成為直接接地,反而成為漏點(diǎn)。

 

8.3 雜散電流排流保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計

通過研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)地鐵站(包括牽引變電站、普通站)中鋼軌電位限制器(OVPD)的強(qiáng)制閉合會大大增加附近管道的雜散電流干擾;而檢修基地是電流“匯流”收集點(diǎn),龐大的地面軌道相當(dāng)于巨大的電流收集網(wǎng),大量雜散電流通過檢修基地接地極回流至變電站負(fù)極,外加電流或犧牲陽極電流均流向軌道,陰極保護(hù)損耗嚴(yán)重,效果接近于0。

 

在雜散電流排流方式上以往采用埋設(shè)犧牲陽極,且一般是小地床均布方式,但由于犧牲陽極本身排流能力有限,無法起到很好的效果,同時陰極絕緣失效會使大量雜散電流通過接地極流入流出管道,增加雜散電流干擾強(qiáng)度和治理難度。

 

(1)在雜散電流干擾研究試驗(yàn)過程中,我們積極探索和對比不同方式的防護(hù)效果,確認(rèn)管道分段絕緣能較大程度地減少雜散電流干擾。

 

(2)在城鎮(zhèn)道路中壓燃?xì)夤艿酪话悴捎脿奚枠O保護(hù)(以常用鎂陽極為例),在施工階段,鎂陽極會直接與燃?xì)夤艿篮附?,那么在雜散電流干擾區(qū)域,鎂陽極便會成為雜散電流的流入點(diǎn),從而加速鎂陽極消耗,導(dǎo)致管道腐蝕。

 

基于以上因素,結(jié)合二極管單向?qū)ǖ奶攸c(diǎn),可在雜散電流干擾區(qū)域,在鎂陽極與管道的連接中間增設(shè)二極管,可減緩鎂陽極的消耗。

圖10 犧牲陽極改造示意圖

 

(3)將來自軌交的直流干擾歸還給軌交,對直流干擾的排除效果最好,而且在最早的國標(biāo)中即提出并推薦使用,但在國內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用幾乎沒有。這種排流方法需要軌交方面的接受和認(rèn)可,同濟(jì)大學(xué)曾進(jìn)行過3次現(xiàn)場排流實(shí)驗(yàn),使用二極管連接管道和軌交變電站的負(fù)母線,可將管地電位控制在需要的水平。

 

在正線附近的極性排流對于單一干擾源也能起到較理想效果;在軌交基站(機(jī)務(wù)段)附近的強(qiáng)制接地排流則能很好地將受干擾管段維持在一個電位較負(fù)的水平。

 圖11 極性排流示意圖

 

圖12 強(qiáng)制接地排流示意圖

8.4 設(shè)計建議

8.4.1 干擾側(cè)方面


8.4.1.1 設(shè)計施工階段

 

(1)地鐵管理和建設(shè)方要嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計和施工,控制雜散電流泄漏。

 

(2)加強(qiáng)工程建設(shè)驗(yàn)收把關(guān),雜散電流相關(guān)工程質(zhì)量沒有達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的,應(yīng)進(jìn)行整改。

 

8.4.1.2 運(yùn)行階段

 

(1)加強(qiáng)干擾源側(cè)主體結(jié)構(gòu)和道床結(jié)構(gòu)鋼筋(包括車站、隧道燈)電氣連接的可靠性檢查,保證電連通性。

 

(2)加強(qiáng)檢查鋼軌與軌枕或整體道床間的絕緣檢查,定期檢查各雜散電流收集網(wǎng)之間的連接線、負(fù)回流電纜及均流電纜的電連接是否良好,連接螺栓是否生銹等。如果這些連接部件狀態(tài)不良,則應(yīng)及時進(jìn)行修復(fù)。

 

(3)定期對全線軌道線路清掃,保持線路清潔干燥,尤其是軌道扣件及鋼軌絕緣墊,不能有易導(dǎo)電的物質(zhì)在鋼軌扣件和絕緣墊表面,避免由此而產(chǎn)生的軌道對地泄漏電阻的下降。

 

(4)定期利用雜散電流綜合測試裝置(雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)),監(jiān)測整體道床結(jié)構(gòu)鋼筋、車站隧道結(jié)構(gòu)鋼筋、高架橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋相對周圍混凝土介質(zhì)的平均電位是否超標(biāo),對于鋼筋混凝土介質(zhì)地鐵主體結(jié)構(gòu)的鋼筋,極化電壓的正向偏移平均值不應(yīng)超過0.5V,以便決定是否對鋼軌回路及鋼軌泄漏電阻進(jìn)行測試檢查,然后結(jié)合測試結(jié)果進(jìn)行維護(hù)。

 

(5)隧道、地下車站主體結(jié)構(gòu)的防水層,必須具有良好的防水性能和電氣絕緣性能;車站、隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)有暢通的排水設(shè)施,不允許有積水現(xiàn)象。

 

8.4.2 受干擾側(cè)方面

 

8.4.2.1 設(shè)計施工階段

 

(1)在設(shè)計階段,針對管網(wǎng)路由,做詳細(xì)的前期雜散電流測試,將測試結(jié)果作為設(shè)計工作重要參考。

 

(2)存在雜散電流影響的區(qū)域,在設(shè)計階段要考慮在隱蔽工程中增加排流設(shè)施,或者避開雜散電流較強(qiáng)的區(qū)域。

 

(3)在需要進(jìn)行區(qū)域排流的地區(qū),提前將絕緣裝置設(shè)計進(jìn)入施工圖中,將管網(wǎng)進(jìn)行有效的雜散電流影響隔斷,防止雜散電流向更遠(yuǎn)的區(qū)域流失。

 

(4)在施工階段,要強(qiáng)化排流工程的驗(yàn)收考核,形成專業(yè)的排流效果評估報告,否則不予驗(yàn)收。

 

8.4.2.2 運(yùn)行階段

 

(1)受干擾側(cè)對埋地鋼質(zhì)管道的雜散電流影響情況進(jìn)行普查,摸清高壓、次高壓、中壓和庭院管線受到雜散電流影響的程度。

 

(2)建議受干擾側(cè)企業(yè)將檢測結(jié)果進(jìn)行匯總和分析,根據(jù)管道實(shí)際情況,將受雜散電流影響的管道按照輕重緩急進(jìn)行分級,按照先嚴(yán)重后輕緩的思路進(jìn)行排流和整改。

 

(3)針對陰極保護(hù)系統(tǒng)互相干擾(由于陰極保護(hù)系統(tǒng)不同,導(dǎo)致在不同管道上產(chǎn)生電位差,繼而導(dǎo)致腐蝕的現(xiàn)象)的現(xiàn)象,建議雙方溝通協(xié)調(diào),在技術(shù)上保障相鄰管道電位差為0,減緩管道腐蝕。

 

(4)建立雜散電流遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫,對雜散電流的發(fā)展趨勢實(shí)時掌控。

 

(5)分區(qū)域進(jìn)行管網(wǎng)改造,設(shè)置絕緣法蘭,將管網(wǎng)分化成若干小區(qū)域,限制雜散電流向更遠(yuǎn)處管道擴(kuò)散,并且可以進(jìn)行針對性的排流和實(shí)施陰極保護(hù)改造。

9 結(jié)語

綜上所述,針對雜散電流干擾問題,燃?xì)夤艿榔髽I(yè)應(yīng)加強(qiáng)與地鐵建設(shè)管理單位的協(xié)作與溝通,制定針對性的解決方案,并加強(qiáng)技術(shù)交流和合作。通過雙方共同努力,可以有效解決雜散電流干擾問題,保障燃?xì)夤艿赖陌踩€(wěn)定運(yùn)行。

 
免責(zé)聲明:
本站所提供的文章資訊、圖片、音頻、視頻來源于互聯(lián)網(wǎng)及公開渠道,僅供學(xué)習(xí)參考,版權(quán)歸原創(chuàng)者所有! 如有侵犯您的版權(quán),請通知我們,我們會遵循相關(guān)法律法規(guī)采取措施刪除相關(guān)內(nèi)容。


 
[ 技術(shù)前沿搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告訴好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 關(guān)閉窗口 ]

 
 
 
一周資訊排行
圖文推薦