地铁的杂散电流腐蚀问题

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1、地铁的杂散电流腐蚀问题朱孝信(洛阳船舶材料研究所，洛阳471039)摘要由直流动力运输系统产生的大地漏泄电流会造成地铁设施或附近公用设施管线和其它埋地结构物的腐蚀。解决这种杂散电流腐蚀的问题有很大的社会意义和经济意义。本文论述地铁杂散电流腐蚀的原理和影响因素，介绍地铁系统中杂散电流腐蚀的状况、监测和防治地铁杂散电流腐蚀的方法。叙词：杂散电流腐蚀地下设施地下结构直流动力传输地下铁路StrayCurrentCorrosioninMetroSystemsandItsControlZhuXiaoxin(LuoyangShipMateri

2、alResearchInstitute)Abstract：TheleakagecurrentincurredbyDCpoweredtransportationsystemsmaycausecorrosionoffacilitiesinthemetrosystemaswellascorrosionofundergroundutilitypipelinesandotherburiedstructures．Thesolutionofsuchkindofstraycurrentcorrosionisofgreatsocialandeco

3、nomicsignificance．Thepaperdescribestheprinciplesofstraycurrentcorrosioninmetrosystems，thestatusof，themethodsformonitoringandthemeasuresforcontrollingthiskindofcorrosion．Descriptors：Straycurrentcorrosion．Undergroundfacility，Undergroundstructure，Directcurrentpowertrans

4、mission，Subway1、前言现代直流电气铁路运输系统大多利用钢轨作为返回线(即负导体)，负导体不可能达到完全对地绝缘，总有一部分电流漏入大地而成为杂散电流。这种杂散电流会引起附近埋地结构物，如自来水管、煤气管、电缆和钢筋混凝土结构物的腐蚀，造成严重的后果。因此防治和减缓这种腐蚀具有很大的社会意义和经济意义。由于电气铁路路线的延长、负荷的增大、地铁系统中车库、变电童占等部局的变化，杂散电流韵形态变得越来越复杂：另一方面，由于埋地管种类增多、管内压增大及管表面涂装的变化，腐蚀条件变得更加严酷，时至今日杂散电流腐蚀仍时有发生。

5、我国早期兴建的地铁系统已产生杂散电流腐蚀问题，急需加以解决。目前许多大城市正在兴建或准备兴建地铁系统，更应该在计划、设计、建设阶段全面考虑杂散电流问题，并采取适当措施加以防治。2、杂散电流的产生与影响因素直流动力地铁系统的馈电回路如图1所示。变电站把交流电变换为直流电，经由馈电线向电力机车输送电流，并由返回线返回。返回线由钢轨及与之相连的导线构成。由于返回线具有电阻并承载电流，因此在返回线上产生电压降，使钢轨具有对大地的电压(镝称钢轨电压)。钢轨与地之间并非绝对绝缘，而是有一定的对地电阻。钢轨电压与对地电阻的存在必然导致对大地的

6、漏泄电流，即杂散电流。A馈电线一，B电车站图!地铁杂散电_=j；c的简化电路围l地铁的渍电回路与击教电流妁产生图2为说明直流动力地铁系统中杂散电流产生的简化电路[1]。由此简化模型可得到关于杂散电流的下列方程。RNIS=IT[RL+RS+RN其中D：变电站与负载之间的距离RN：通过负导体(主钢轨)的电阻RP：通过正导体(接触钢轨或架空线)的电阻RL：负载端的负系统对地电阻RS：变电站端的负系统对地电阻IT：列车工作电流IN：通过负导体返回的电流IS：通过大地返回的电流(杂散电流)图3监测地铁杂散电流用的参比电极阵列此式表明．大地

7、杂散电流的三个影响因素是：(1)IT：为向列车提供一定功率所需的电流，(2)RN：负载与变电站之间的负导体电阻，(3)RL和RS：负导体的有效对地电阻。若减小IT和RN或增大RL和RS，可减小杂散电流Is。日本铁道技术研究所的大境彰[2]给出估算两变电站之间钢轨总漏泄电流的公式。Is=(1／12)·I·r·L2／∞其中I：一电气机车的负载电流(A)r：每km的返回线电阻(Q)L：变电站间距(km)u：每km钢轨的对地电阻(Q)此武表明，杂散电流与机车负载电流、返回线电阻及变电站间距的平方成正比，与钢轨对地电阻成反比。然而，杂散电

8、流的实际状况比上述用简化模型计算的结果要复杂得多。而且列车不断运行，故杂散电流的分布随时间而变化。杂散电流腐蚀是一个随时间累积的过程，因此通常取杂散电流的一昼夜平均值作为评价的指标。3、杂散电流腐蚀直流动力运输系统引起的杂散电流腐蚀可能远甚于一般的土壤腐蚀或电偶