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探討雜散電流的定義、特點及減少雜散電流的方法
探討雜散電流的定義、特點及減少雜散電流的方法
雜散電流的定義:當(dāng)直流大電流沿地面敷設(shè)的軌道流動時,直流電流除了在軌道中流動外,還會從軌道泄漏到大地,在大地中的各種金屬物體上流動,然后再回到電源系統(tǒng)。這部分泄漏出來的電流稱為雜散電流,在地鐵工程中又稱為迷流。
(一)雜散電流的特點
某重要工程有一根地下輸油管道,投入使用不久,就出現(xiàn)穿孔漏油,對穿孔漏油處進行踏勘,發(fā)現(xiàn)地面有一條直流電氣小鐵路,總長約2500m,其中有1000m左右與輸油管道平行,兩者間距很近,一般只有幾十米,有的地方只相距25m。
為了查明是否是由雜散電流造成輸油管漏油,對輸油管道對地的電位進行測量(注意:輸油管外面已進行過絕緣處理,包纏著玻璃絲帶和柏油),測量得到如下結(jié)果:
1、管-地電位不穩(wěn)定
對腐蝕區(qū)的幾個點進行測定,發(fā)現(xiàn)各點的管一地電位均隨時間而波動,在10~15min內(nèi),波動幅度*大可達到數(shù)伏,2所示:G測點,管一地電位在-1.0V~-3.5V之間波動,E測點在+1.5V~-1.0V之間波動。
管對地電位是否穩(wěn)定,是判別地中是否存在雜散電流的一個重要標(biāo)志,上述測量結(jié)果表明管一地電位不穩(wěn)定,這說明檢測點地中存在雜散電流。
2、管-地電位嚴重偏離正常值
此工程對10個點的管-地電位進行測試,其結(jié)果如圖表所示。
根據(jù)測量結(jié)果判定,該地區(qū)的自然電位為-0.6~-0.7V左右,取中間值-0.65V作為該地區(qū)自然電位正常值,于是得出10個測量偏離正常值的*大值,其中A地的測量值比較接近正常值,其馀各點均明顯偏離正常值,*大的負偏達3.15V,*大正偏達2.45V。
當(dāng)出現(xiàn)嚴重的偏離正常值電位時,表明此地段受到相當(dāng)強的地下雜散電流侵襲。
3、土壤電位梯度反常
在正常的自然條件下,土壤的電位梯度一般是很小的,與常規(guī)法的測量誤差處于同一數(shù)*級,對該工程中偏離正常值*大的兩個點進行土壤電位梯度測量結(jié)果如表18所示。根據(jù)分級標(biāo)準(zhǔn),土壤電位梯度小于0.5mV/m時,為雜散電流弱干擾地區(qū),在0.5~5mV/m之間為中等強度干擾地區(qū),大于5mV/m為強干擾地區(qū)。G點處于強干擾地區(qū),E點處于中等強度干擾地區(qū)。
根據(jù)電蝕原理,雜散電流流進管道的部位,即管-地電位負偏為陰極區(qū);雜散電流由管道流出的部位,即管-地電位正偏為陽極區(qū),也就是產(chǎn)生腐蝕的部位。
由表可知;由B測點至F測點地段,管道為陽極區(qū),亦即腐蝕區(qū);在E點附近,管-地電位正偏*大,腐蝕*為嚴重。
(二)減少雜散電流的方法 目前地鐵一般采取以下方法來減少雜散電流。
1、減小鋼軌阻抗
地鐵列車走行鋼軌同時作為牽引列車人流回流用,因此鋼軌阻抗越小,從鋼軌向外流失的雜散電流也越小,減少鋼軌阻抗的有效辦法是采用長鋼軌,鋼軌越長,鋼軌接頭就越少,鋼軌的阻抗也就越小。對鋼軌接頭除了用魚尾板螺栓連接外,再在兩根鋼軌之間用2根120mm2以上的絕緣銅電纜連接。
2、走行鋼軌采用點支承
減少鋼軌與地面的接觸面也是減少雜散電流的方法之一,為此走行鋼軌采用點支承,即用混凝土軟枕作為支承。
3、鋼軌與地絕緣
鋼軌與地絕緣越好,雜散電流也就越小,為此在鋼軌與混凝土軟枕之間、緊固用螺栓與混凝土軟枕之間、扣件與混凝土軟枕之間采取絕緣,要求每公里軌道對雜散電流收集網(wǎng)的泄漏電阻值大于10Ω。
4、設(shè)置雜散電流收集網(wǎng)
某地鐵電動車輛采用直流供電.額定電壓為1500V、額定在引電流高達3000A。雖然兼作回流的走行鋼軌與地之間采取了絕緣措施,又采用長鋼軌,鋼軌接頭處加焊銅電纜,但鋼軌本身具有電阻,當(dāng)電流流過鋼軌時在電阻上就產(chǎn)生電位差,因鋼軌對地絕緣電阻不可能處于無窮大,故有電位差就會產(chǎn)生雜散電流,即大行鋼軌小一部分電流將流**道,此雜散電流在地鐵中作為“迷流”。當(dāng)迷流進入地鐵隧道的結(jié)構(gòu)鋼筋及與隧道絕緣**的金屬管道、支架、橋架等時,在有電解質(zhì)的情況下,這些金屬設(shè)備將受到電腐蝕。為此在地鐵混凝土軟枕下的道床內(nèi)設(shè)置雜散電流收集網(wǎng)。
雜散電流收集網(wǎng)由上、下兩排縱向鋼筋組成,每排鋼筋為5根Φ12mm鋼筋,每隔50m用一根Φ25mm以上的橫向鋼筋將5根縱向鋼筋焊接成一整體,同時用兩根Φ20mm鋼筋把上、下2根橫向連接鋼筋焊成一體,3所示。上排的5根鋼筋除了起雜散電流收集作用外,還起固定混凝土軟忱的作用,混凝土軟枕上預(yù)先穿好孔,鋼筋在施工時穿進去。下排鋼筋固定在混凝土道床里。
雜散電流收集網(wǎng)與隧道的結(jié)構(gòu)鋼筋間應(yīng)絕緣,不能相連。
雜散電流收集網(wǎng)在每個牽引變電所的兩個端頭設(shè)引出端子,用以測量和收集雜散電流。
(三)防止雜散電流的方法
上述措施能使雜散電流大大減小,但仍舊免不了有一小部分雜散電流從混凝土道床流到隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)的金屬導(dǎo)體上,若不采取措施這部分雜散電流會使金屬導(dǎo)體產(chǎn)生腐蝕。下面按各種設(shè)備介紹防止雜散電流的方法。
某地鐵工程采用金屬電纜橋架,要求橋架每個支架對隧道本結(jié)構(gòu)鋼筋之間的絕緣電阻不小于10kΩ。為此支架固定時采用絕緣膨脹螺栓,絕緣測量時采用萬用表,若絕緣電阻表(兆歐表),因10kΩ這一數(shù)值相對不大,難以讀數(shù)。當(dāng)橋架過成一體后,再測橋架與隧道主結(jié)構(gòu)鋼筋之間的絕緣電阻,會出現(xiàn)“假象短路”,然而測量橋架與隧道主結(jié)構(gòu)鋼筋之間卻往往存在一個電位差。出現(xiàn)這種電位差的原因是:
1、大地不是**的等電位體在電力工程中,總是把大地人作零電位,但實際并不如此。4所示的變壓器中性點接地后,從大地的同一點測量各相對地電壓,若三相對地電壓相等,再從A點測量L1對地電壓B點測量L2對地電壓、C點測量L3對地電壓,此時三相電壓值往往是不等的。因為大地的A、B、C各點的電位通常是不同的,大地各點的電位是自然電場和人工電場的合成結(jié)果,因此大地不是**的等電位體。
2、混凝土不是完全的絕緣體橋架支架雖然用尼龍膨脹螺栓作絕緣固定,但橋架支架與混凝土之間還是有接觸的,橋架長度越長,橋架與混凝土之間的接觸面也越多,兩者之問的絕緣電阻也越小。
3、銅、鐵之間存在電位某地鐵采用耐腐蝕的銅接地極,作為工作接地,一個地鐵車站只以一個接地點,接地裝置與隧道主體結(jié)構(gòu)鋼筋相互是絕緣的,于是銅接地極與隧道鋼筋之間產(chǎn)生一個電池效應(yīng),與銅接地極相連的橋架和主鋼筋之間就出現(xiàn)一個電位差。
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