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：當直流大電流沿地面敷設的軌道流動時，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。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，就出現穿孔漏油，對穿孔漏油處進行踏勘，發現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），測量得到如下結果：
1、管－地電位不穩定
    對腐蝕區的幾個點進行測定，發現各點的管一地電位均隨時間而波動，在10～15min內，波動幅度*大可達到數伏，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。
    管對地電位是否穩定，是判別地中是否存在雜散電流的一個重要標志，上述測量結果表明管一地電位不穩定，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，其結果如圖表所示。
根據測量結果判定，該地區的自然電位為-0.6～-0.7V左右，取中間值-0.65V作為該地區自然電位正常值，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。
    當出現嚴重的偏離正常值電位時，表明此地段受到相當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，與常規法的測量誤差處于同一數*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果如表18所示。根據分級標準，土壤電位梯度小于0.5mV／m時，為雜散電流弱干擾地區，在0.5～5mV／m之間為中等強度干擾地區，大于5mV／m為強干擾地區。G點處于強干擾地區，E點處于中等強度干擾地區。
    根據電蝕原理，雜散電流流進管道的部位，即管-地電位負偏為陰極區；雜散電流由管道流出的部位，即管-地電位正偏為陽極區，也就是產生腐蝕的部位。
    由表可知；由B測點至F測點地段，管道為陽極區，亦即腐蝕區；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的泄漏電阻值大于10Ω。
    4、設置雜散電流收集網
    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，當電流流過鋼軌時在電阻上就產生電位差，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”。當迷流進入地鐵隧道的結構鋼筋及與隧道絕緣**的金屬管道、支架、橋架等時，在有電解質的情況下，這些金屬設備將受到電腐蝕。為此在地鐵混凝土軟枕下的道床內設置雜散電流收集網。
    雜散電流收集網由上、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。
    雜散電流收集網與隧道的結構鋼筋間應絕緣，不能相連。
    雜散電流收集網在每個牽引變電所的兩個端頭設引出端子，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構內的金屬導體上，若不采取措施這部分雜散電流會使金屬導體產生腐蝕。下面按各種設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構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這一數值相對不大，難以讀數。當橋架過成一體后，再測橋架與隧道主結構鋼筋之間的絕緣電阻，會出現“假象短路”，然而測量橋架與隧道主結構鋼筋之間卻往往存在一個電位差。出現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構鋼筋相互是絕緣的，于是銅接地極與隧道鋼筋之間產生一個電池效應，與銅接地極相連的橋架和主鋼筋之間就出現一個電位差。

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