地铁杂散电流腐蚀防护的研究

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1、●西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要目前，地铁系统均采用直流牵引供电方式。电力机车通过受电弓(集电靴)与架空接触网(接触轨)的滑动接触取得电能，以机车走行钢轨作为回流导体。由于轨道不可能完全对地绝缘，部分回流电流会在绝缘较差的地方泄露大地形成地铁杂散电流。地铁杂散电流将严重腐蚀地下金属结构，影响地铁正常运营。全面考虑地铁杂散电流电腐蚀问题，探讨更为有效的地铁杂散电流腐蚀防护措施，保证地铁安全运行具有十分重要的意义。本论文主要从以下四个方面展开：l、从根源上减少杂散电流的泄露是杂散电流防护最根本的方法，通过建立杂散电流数学模型，研究杂散电流分布规律十分重要，论文分单、

2、双边两种供电方式，走行轨道一大地电阻结构及走行轨道一地下金属一大地电阻结构两种数学模型完成了地铁杂散电流的仿真。而仿真结果完全相同，因此可以直接选取单边供电方式下走行轨道一大地电阻结构的数学模型研究地铁杂散电流的分布。此外，还得到了影响地铁杂散电流的主要因素包括了：牵引负荷电流、电力机车取流点到牵变所的距离、轨地绝缘‘电阻及走行轨道内部电阻，这些影响因素能为杂散电流腐蚀防护提供理论依据。2、从金属电化学腐蚀的基本原理入手，得出地铁杂散电流腐蚀主要是由于走行轨道与地下金属结构形成了两个串接的腐蚀(短路)原电池，杂散电流防护必须抑制腐蚀原电池的形成。同时结合目前国内地铁的运营

3、现状，总结出了地铁杂散造成的一些新的危害，比如钢轨限位装置的误动作等。3、总结提出了地铁杂散电流腐蚀防护需要监测的一些基本参数及其监测方法，这些参数应包括：走行轨道相对大地(参比电极)电位差及参比电极本体电位、轨地绝缘电阻、走行轨道内部电阻。接着分析了目前国内常用的几种地铁杂散电流监测系统，地铁杂散电流防护监测推荐使用不需人工值守的杂散电流实时在线监测系统。4、研究了金属腐蚀防护的基本原理。然后结合成都地铁1号线的实际工程提出了地铁杂散电流防护的一套方案，该套方案包括了杂散电流主、辅收集网等常规防护方法和新型智能排流装置、钢轨电位限制器的动作条件及利用地下结构钢筋直接作为

4、自然接地体等杂散电流防护新方法。最后总结提出了在地铁设计、施工及运营中地铁杂散电流腐蚀防护对相关专业的基本要求。关键词：地铁系统：杂散电流；腐蚀；防护AbstractCurrently,DCtractionarealwaysusedinthesubwaysystem，tractionsubstationprovidespowersupplyfortheelectriclocomotivethroughpavedoverheadcatenariesalongtheroad0rcontactrail，andtakeslocomotivetotherailaSareturnco

5、nductor．Intherunningofelectriclocomotives，asthegroundtrackCannotbecompletelyinsulated，somecurrentleal【st0theearthatthepoorinsulationpointbetweentherailandtheearthandflowstolowpot锄tiallanddepartment．Therefore，akindofstraycurrentwithoutanystraycurrentlawlSfomed．Thisstraycurrentcorrodesunder

6、groundmetalstructure，andwouldseriouslyaffect也enormaloperationofthesubway．Thus，itisverynecessarytofullyconsiderthestraycⅦ咖tcorrosionissue，toexploremoreeffectiveprotectivemeasuresforstraycurrentcolToSjoninordcrtoensurethesaferunningofthesubway．Thisthesisisconsistedofthefollowingfouraspects：

7、1、Bytakingthewayofsingleandbilateralpowersupply,fromrunningtrackstotheeanbresistanccstructureandthelineofrail，thentoundergroundmetal，finallytoresistivity咖ctl】reoftheearth，themathematicalmodelofsubwaystraycurrentisderived,andthentwoma也既la!ticalmodelsiSusedtocompletet