【正文】 （ 5）埋地金屬體縱向電阻對軌道電位和雜散電流影響非常小，呈微弱的升降趨勢，可認(rèn)為沒有影響?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式為： ?? ?? eFeFe 422 2 (22) 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣系畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 12 鐵離子進(jìn)入電解質(zhì)，同時在金屬體中留下 2個電子，這樣就產(chǎn)生了腐蝕。 電池 I： A鋼軌 (陽極區(qū) ) — B道床、土壤 — C埋地金屬管線 (陰極區(qū) ) 電池 II： D埋地金屬管線 (陽極區(qū) ) — E土壤、道床 — F鋼軌 (陰極區(qū) ) 電池 III： O埋地金屬管線 (陽極區(qū) ) — P土壤、道床寸 Q鋼軌 (陰極區(qū) ) 當(dāng)雜散電流由圖 2． 3 中三個陽極區(qū) —— 鋼軌 A、埋地金屬管線 D 和埋地金屬管線 O 流出時，該部位的金屬 (主要為 Fe)便與其周圍電解質(zhì)發(fā)生陽極過程的電解作用，此處的金屬隨 即遭到腐蝕。間接指標(biāo)是指由泄露電流引起的電位極化偏移 (電壓 )值。但若有鋼筋存在，則鋼筋起匯集電流的作用并把電流引導(dǎo)到排流點(diǎn)處。在設(shè)計(jì)和建造地鐵時不考慮此問題會產(chǎn)生及其嚴(yán)重的后果。 增加雜散電流流通路徑的電阻 增加雜散電流流通路徑的電阻具體的有 2 點(diǎn)措 施 : ① 增加軌道對地的過渡電阻 :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 ,軌道和接地回路之間應(yīng)具有良好的絕緣 ,走行鋼軌采用點(diǎn)支承等。其中極性排流法方法在地鐵系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛有效。 其他雜散電流防護(hù)方法 陰極保護(hù) :陰極保護(hù)是指向金屬結(jié)構(gòu)物提供電流 ,有外加電源法和犧牲陽極法 。由于電流密度難以直接測量 ,所以一般是通過測量腐蝕危險性的間接指標(biāo)即由雜散電流引起的結(jié)構(gòu)的電位極化偏移值來判斷設(shè)備受雜散電流腐蝕的情況。 深圳地鐵的雜散電流防護(hù)系統(tǒng) 深圳地鐵雜散電流防護(hù)系統(tǒng)的防護(hù)原則是 “ 以堵為主 ,以排為輔 ,防排結(jié)合 ,加強(qiáng)監(jiān)測 ” 。為簡化所研究的問題，而同時不會給所要解決的問題帶來明顯的誤差，我們采取理想的假定條件來推導(dǎo)確定軌道的電位與電流以及雜散電流的分布，然后再根據(jù)求得的各個參數(shù)的分布圖來分析地鐵雜散電流的分布情況，為地鐵雜散電流腐蝕的監(jiān)測和防護(hù)提供理論依據(jù)。從前面的分析也可以看出，雜散電流是途經(jīng)走行軌 —鐵墊板 —固定螺栓道釘 —進(jìn)入道床以及相關(guān)金屬構(gòu)件的。當(dāng)檢測到結(jié)構(gòu)鋼極化電位超標(biāo)、鋼軌電壓超標(biāo)或接近 CJJ4992規(guī)定時，進(jìn)行超標(biāo)報 警 。它接收來自電位測量箱的測量電位的信號 ,進(jìn)行記錄并保存 ,可以與計(jì)算機(jī)聯(lián)接同步監(jiān)測記錄 ,對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后若發(fā) 現(xiàn) 異常 ,則發(fā)出報警信號。對于鋼筋混凝土地鐵主體結(jié)構(gòu)的鋼筋，上述極化電壓的正向偏移平均值不應(yīng)超過 。 (1)以防為主 控制所有可能的雜散電流泄漏途徑 ,減少雜散電流進(jìn)入軌道交通系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)、設(shè)備以及沿線附近相關(guān)設(shè)施的結(jié)構(gòu)鋼筋。 (3)加強(qiáng)監(jiān)測 就是要有完備的雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)視、測量雜散電流的大小，為運(yùn)營維護(hù)提供依據(jù)。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是無窮大 ,故產(chǎn)生有電位差和產(chǎn)生雜散電流。鋼軌泄漏電阻主要由下述兩方面因素確定 :一是鋼軌絕緣安裝點(diǎn)的絕緣電阻 ,二是鋼軌與道床表面的空隙距離及道床環(huán)境條件。 （ 3）增加埋地金屬管線的阻值 敷設(shè)在地鐵沿線的電力、通訊及控制測量 電纜 ,應(yīng)采用防水絕緣護(hù)套的雙塑絕緣墊層 。 （ 5）在日常運(yùn)營中，采取各種有效措施。 另外在工程條件許可情況下 ,地下區(qū)段道床與隧道 (或其他結(jié)構(gòu)間 )設(shè)置素混凝土層 ,以增大道床與其他結(jié)構(gòu)間泄漏電阻 ,減少雜散電流向其他結(jié)構(gòu)泄漏量。若電流密度小于 ,則電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生后會在鋼筋表面形成一層白色的化合物。 地鐵雜散電流防腐蝕對結(jié)構(gòu)鋼筋的保護(hù)是分層次的 ,其重要性對地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)施而言 ,其順序是隧道鋼筋、道床鋼筋和鋼軌。若將道床鋼筋縱向焊接及連接形成一層縱向電氣通路 ,并得到經(jīng)計(jì)算確定的截面 ,使得自道床鋼筋流出的電流密度控制在腐蝕鈍化狀態(tài)范圍內(nèi)時 ,盡管有一定數(shù)量雜散電流流出鋼筋 ,但卻不會使道床結(jié)構(gòu)鋼筋受到腐蝕。因此，在地鐵建設(shè)中必須結(jié)合工程特點(diǎn)采取相應(yīng)的防護(hù)措施，減小雜散電流的腐蝕，保護(hù)好地鐵、地下管線及結(jié)構(gòu)物等，才能真正發(fā)揮地鐵的優(yōu)越性。按此要求得出雜散電流排流網(wǎng)的縱向電阻，再計(jì)算出排流網(wǎng)總的橫向截面積?？捎?jì)算得到利用牛頓迭代法求解， RR 假設(shè)： ? ? 0221 m a xm a x ????????? ??????? IRRRLthRRRLRRRRLURfgRsRsgRsRSTR (4— 5） 根據(jù)牛頓法公式有：令 ,RRx ? ? ?? ?kkkk xf xfxx ???1 （ 4— 6） gLRRFeRR??向電阻：已知雜散電流排流網(wǎng)縱。焊接長度不小于 30mm。這種方法又可分為以下三種，如圖 4— 3 所示。 因此對地鐵區(qū)間雜散電流防護(hù)而言，由于選擇排流法成本低、工作可靠，應(yīng)優(yōu)先采用。在地鐵工程建設(shè)中，應(yīng)把地鐵雜散電流防護(hù)系統(tǒng)盡可能做到完善，減少雜散電流的產(chǎn)生及限制雜散電流的擴(kuò)散。以此語言來安撫我尚 未 平復(fù)的心。感謝所有在我的學(xué)習(xí)、工作和生活中給予我支持、關(guān)愛、幫助、勉勵的人們。從老師那里我真正認(rèn)識了“德高為師、身正為范”的內(nèi)涵。 通過 一系列的 防、排、監(jiān)測等方法的配合采用 ,基本上能防止雜散電流的危害 ,起到保護(hù)軌道交通及附近地下公共環(huán)境的作用湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣系畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 35 謝辭 踉踉蹌蹌地忙碌了 幾周 ，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題也終將 告一段落。 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣系畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 34 結(jié)論 鑒于雜散電流對地下金屬結(jié)構(gòu)、管線設(shè)施的腐蝕 極為嚴(yán)重，如每安培電流每年可使鋼鐵腐蝕約 kg 因而，它所造成的危害將是極為嚴(yán)重的，軌道交通系統(tǒng)中機(jī)車是一個運(yùn)動變化的負(fù)荷，地鐵雜散電流腐蝕的介質(zhì)一般為土壤，情況千差萬別，影響腐蝕過程的因素太多，并隨時間變化，但只要我們在理論分析的基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查研究和試驗(yàn)，采取有針對性的治理雜散電流的技術(shù)和方法。這是目前廣泛采取的措施之一。道床沉降縫兩側(cè)的連接端子通過 95mm2 的銅絞線連接，使全線道床排流網(wǎng)電氣連續(xù)。排流網(wǎng)的截面積應(yīng)滿足上節(jié)的要求。根據(jù)湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣系畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 30 VDE0150 標(biāo)準(zhǔn)，受雜散電流影響的埋地金屬結(jié)構(gòu)可允許的電 位偏移為 O． 5V。當(dāng)然，泄漏 電纜 +等電位連接法防護(hù)體系和排流法相比，由于增加了泄漏電纜的安裝，將增加地鐵雜散電流防護(hù)體系初期的投入，但相對于其在雜散電流防護(hù)方面的優(yōu)點(diǎn)，從長期效益考慮，泄漏電纜 +等電位連接法防護(hù)體系仍然為一種比較好的防護(hù)體系，值得在地鐵供電系統(tǒng)中加以推廣。 其它雜散電流防護(hù)措施 陰極保護(hù) :陰極保護(hù)是指向金屬結(jié)構(gòu)物提供電流 ,有外加電源法和犧牲陽極法 。即只要道床收集網(wǎng)達(dá)到了腐蝕防護(hù)要求 ,下層其他結(jié)構(gòu)設(shè)施肯定也沒有被雜散電流腐蝕的危險。 金屬構(gòu)件電化學(xué)腐蝕防護(hù)是控制金屬體流出至電介質(zhì)的電流密度在防護(hù)范圍之內(nèi)。 結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕防護(hù)措施 雜散電流對金屬構(gòu)件 (結(jié)構(gòu)鋼筋 和金屬管線 )的腐蝕為電化學(xué)腐蝕。三是定期利用雜散電流綜湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣系畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 26 合測試裝置，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)，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)。一是在條件允許的情況下，盡可能增強(qiáng)整體道床結(jié)構(gòu)與隧道、車站間的絕緣。為 了達(dá)到此要求，在鋼軌與混凝土軌枕之間，在緊固螺栓、道釘與混凝土軌枕之間，在扣件與混凝土軌枕之間，采取絕緣措施，加強(qiáng)軌道對道床的絕緣，以減少鋼軌對地的泄漏電流。 ②各鋼軌之間應(yīng)有暢通的電氣連接以保證低阻值的回流路徑。因此 ,降低鋼軌電位及增大鋼軌泄漏電阻是雜散電流防護(hù)的基礎(chǔ)。由外界引入軌道交通內(nèi)部或由軌道交通內(nèi)部引出的金屬管線均應(yīng)進(jìn)行絕緣處理后方可引入和引出 。為了減少雜散電流的危害 ,就應(yīng)當(dāng)設(shè)法減少雜散電流量。雜散電流的調(diào)查一般是指軌道交通系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如車站處的的軌道對地電阻和腐蝕電勢。 電化學(xué)中的電位分析法是現(xiàn)階段雜散電流測量的原理。我們 必須對其采取防護(hù)和治理措施，以確保地鐵的安全運(yùn)營。㎞； sR 為走行軌的電阻，Ω /㎞； R 為排流網(wǎng)縱向電阻，Ω車輛段引入線與正線間、停車庫內(nèi)鋼軌與庫外鋼軌間設(shè)單向?qū)ㄔO(shè)備。 上海地鐵、深圳地鐵雜散電流防護(hù)分析 上海明珠線雜散電流防護(hù)系統(tǒng) 為防止雜散電流的干擾 ,上海明珠線采取的主要措施是建立暢通的牽引負(fù)極回路、回流軌采用絕緣墊、對地鐵的各種管線及設(shè)備采取絕緣措施、利用整體道床內(nèi)的結(jié)構(gòu)鋼筋構(gòu)成雜散電流收集網(wǎng)。 三木邦敏發(fā)明的是利用向埋地電極施加支流電流的方法來吸收雜散電流 ,從而達(dá)到減輕雜散電流腐蝕危害的目的。 其二使鋼軌電位升高 ,其電位有可能超過容許安全電壓 (規(guī)定為 65Ｖ )。地鐵中各種電纜 ,在隧洞中的電纜、水管等金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)以絕緣方式敷設(shè) 。 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣系畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 16 從源頭上控制雜散電流的產(chǎn)生 降低回流回路的阻值 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是無窮大 ,故產(chǎn)生有電位差和產(chǎn)生雜散電流。腐蝕產(chǎn)物在陽極處的堆積會以機(jī)械作用排擠混凝土而使之開裂。 表 2． 2 電纜金屬外鎧裝危險電壓 危險電壓（ V） 土壤電阻率 /Ω .m 鐵接地電極 硫酸銅測量參比電極 0 ＜ 100 100500 5001000 ＞ 1000 地鐵雜散電流腐蝕的危害 雜散電流會引起地鐵設(shè)施、地鐵附近的鋼筋混 凝土結(jié)構(gòu)物以及埋地管線發(fā)生腐蝕，造成嚴(yán)重后果，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： (1)鋼軌及其附件的腐蝕 在列車下部，列車處于陽極區(qū)，容易發(fā)生腐蝕。 (黑鐵銹的主要成分 )?；瘜W(xué)方程式為： 4H，???? ?? 22 2444 HOHeOH (25) 腐蝕反應(yīng)產(chǎn)生的鐵離子與氫氧根離子結(jié)合就生成氫氧化鐵。這種腐蝕的形成必須具備四個基本條件： 1)金屬材料為陽極 (或陽極區(qū) )及另一個陰極區(qū)； 2)金屬材料為陰極 (或陰極區(qū) )及另一個陽極區(qū)； 3)在陰極和陽極間存在電解質(zhì)； 4)在陰極和陽極間形成電子流動路徑。 （ 2）變電所供電電流對走形軌電位和雜散電流都有影響，供電電流取值越大，泄漏的雜散電流也越大，腐蝕電流也越大。主要有：從源頭上控制雜散電流的產(chǎn)生；棑流保護(hù)措施；雜散電流的監(jiān)測；上海 深圳地鐵雜散電流的防護(hù)分析； 雜散電流防護(hù)的實(shí)際運(yùn)用。 傳統(tǒng)的排流裝置大多對排流量不進(jìn)行控制，或者即使進(jìn)行控制，其控制量也是隨意給定的，給定的排流量沒有確切的依據(jù)。從而深刻認(rèn)識到雜散電流確實(shí)數(shù)值很大，危害程度當(dāng)然不可忽視。實(shí)際運(yùn)行顯示排流量的大小對地鐵系統(tǒng)有著直接的影響，因此 工程上采用的排流法是在牽引變電所回流點(diǎn)處將走行軌與負(fù)母線之間加設(shè)排流裝置，排流量控制在一定范圍內(nèi)，使得雜散電流盡可能完全流回牽引變電所負(fù)極。 系部主任審批意見 同意按計(jì)劃執(zhí)行 簽字 年 月 日 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣系畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 5 摘要 在城市地鐵軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng) 中，一般采用直流電力牽引的供電方式，接觸網(wǎng)(或第三軌 )為正極，走行軌兼作負(fù)回流線。 設(shè)計(jì) (論文 )依據(jù)的原始資料 : 【 1】 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作規(guī)范（鐵路科職院