【導(dǎo)讀】通過分析雜散電流的產(chǎn)生來設(shè)計其防護(hù)措施。表、答辯評閱表、專業(yè)答辯組提問情況、評定書。表達(dá)自己的設(shè)計理念。[1]地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程.由于運(yùn)營環(huán)境及其它因素的限制，走行。地鐵雜散電流主要是對地鐵周圍的埋地金屬管道、電纜金屬鎧裝外皮以。對于新建地鐵工程，可采取有效防護(hù)措施，使回流軌對地絕緣完好，不產(chǎn)。生雜散電流或僅產(chǎn)生微小的雜散電流這些是容易做到的。期應(yīng)當(dāng)考慮設(shè)置合理有效的排流網(wǎng)，采用合理的排流方法降低雜散電流的影響。排流網(wǎng)即為地鐵結(jié)構(gòu)的整體道床以及隧道的結(jié)構(gòu)鋼筋。的直接將排流網(wǎng)導(dǎo)體與軌道短接來排放電流到負(fù)母線，稱之為“排流”。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。本文分析了國內(nèi)外雜散電流防護(hù)和監(jiān)測的現(xiàn)狀；闡述了雜散電流的腐蝕機(jī)理；

　　

【正文】 一個低電阻的雜散電流流通路徑。地鐵工程中利用整體道床和浮制板道床內(nèi)結(jié)構(gòu)鋼筋以及隧道結(jié)構(gòu)鋼筋形成雜散電流收集網(wǎng)也就是排流網(wǎng)。 4． 1． 1 排流網(wǎng)截面積選取 雜散電流排流網(wǎng)大小規(guī)格確定的原則 ，就是要保證雜散電流排流網(wǎng)的縱向電壓降小于規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。按此要求得出雜散電流排流網(wǎng)的縱向電阻，再計算出排流網(wǎng)總的橫向截面積。同時考慮整體道床結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求，確定雜散電流排流網(wǎng)的分布情況。 由單邊供電模式下，分析知軌道泄漏到地下的任一點(diǎn)電流為： ? ? ? ?SsssssRRRRIaschRRRIaxshaLthRRRIxiI?????????????ss2)()x(i （ 4— 1） 電流為：則雜散電流排流網(wǎng)的總 ? ?IalthalRR RLdxc h a xs h a xalthRR RIdxxiIsSsLSSsLRR?????? ????????? ??????? ??2212100 （ 4— 2） 排流網(wǎng)最大電位降為： axR RRLthRR RLRR RRLaxalthalRR RRLUgRsRsgRsRsRsRsr m a sIm221Im221???????? ?????????? ??? （ 4— 3） 式中： L 為供電區(qū)間長度；磁為軌道對地的過渡電阻， km?? ； SR 為走行軌的電阻， km/? , R 尺為排流網(wǎng)縱向電阻，Ω km； maxI 為列車最大取流電流。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 （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。在實(shí)際運(yùn)行中，運(yùn)行高峰期平均每小時不應(yīng)超過 O． 5V。由式 (4． 3)可知，在已知供電距離的區(qū)間內(nèi)，如果已知 gR 和 SR ，由列車最大取 maxI ，設(shè)定電位偏移的最大值為 maxTU ，則雜散電流排 流網(wǎng)的縱向電阻是未知量。 0221 m a xm a x ????????? ????? IR RRLthRR RLRR RRLUgRsRsgRsRsT由方程 （ 4— 4） ?？捎嬎愕玫嚼门ｎD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。算得到給定初始值與偏差可計 （ 4— 7） 式中： Fe? 凡為排流網(wǎng)的電阻率， kmmm /2?? ； L 為供電區(qū)間的 距離 km； S 為供電區(qū)間排流網(wǎng)總的橫截面積 2mm 。則RFeRL? 一個地鐵區(qū)間有若干個供電區(qū)間，每個供電區(qū)間計算所得 S 都不一樣， 設(shè) Ⅳ 個供電區(qū)間，計算出各個 S 取其中最大值品似。 4． 1． 2 排流網(wǎng)的結(jié)構(gòu) 將整體道床和浮制板道床內(nèi)結(jié)構(gòu)鋼筋以及隧道結(jié)構(gòu)鋼筋作為雜散電流排流網(wǎng)。排流網(wǎng)的截面積應(yīng)滿足上節(jié)的要求。被選做排流網(wǎng)的結(jié)構(gòu)鋼筋應(yīng)均勻分布，以增加雜散電流收集效果。 排流網(wǎng)縱向鋼筋如有搭接，必須進(jìn)行搭接焊。整體道床內(nèi)的橫向鋼筋應(yīng)電氣連續(xù)，若有搭接，應(yīng)進(jìn)行搭接焊。焊接長度不小于 30mm。隧道內(nèi)沿整湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣系畢業(yè)設(shè)計 （論文） 31 體道床和浮制板道床縱向每隔 5m 用一根橫向鋼筋與所有排流網(wǎng)縱向鋼筋焊接；高架區(qū)段，每個結(jié)構(gòu)段的長度在 3—4m，因此將整體道床相鄰結(jié)構(gòu)段第一排橫向鋼筋與所有的排流網(wǎng)縱向鋼筋焊接。在左、右線整體道床內(nèi)上層各選擇兩根縱向鋼筋 (排流條 )與結(jié)構(gòu)段內(nèi)所有內(nèi)表層橫向鋼筋焊接。每段整體道床或浮制板道床的兩端第一排橫向鋼筋應(yīng)與所有縱向鋼筋焊接，并在道床的左右兩側(cè)引出連接端子，連接端子采用 50x5 的扁 銅。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)。 在采取了前述防護(hù)措施后，大部分雜散電流可以被限制在排流網(wǎng)之內(nèi)，但仍無法完全避免少量雜散電流的擴(kuò)散。相關(guān)專業(yè)還應(yīng)采取一定的措施，保護(hù)地下金屬管線及線路附近的設(shè)備免受雜散電流腐蝕，并防止雜散電流向地鐵系統(tǒng)外擴(kuò)散。 圖 41 雜散電流排流網(wǎng)示意圖 圖 42 雜散電流排流網(wǎng)鋪設(shè)示意圖 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 （論文） 32 4． 2 排流保護(hù)法的分析 排流保護(hù)法主要是為保護(hù)金屬導(dǎo)體而采取的防護(hù)措施，其基本原理將被保護(hù)的金屬導(dǎo)體對走行軌的陽極區(qū)用導(dǎo)線連接到走行軌上，從而將金屬導(dǎo)體 D 和 O 處與走行軌短路，使被保護(hù)的金屬體變?yōu)殛帢O性的，從而防止金屬發(fā)生陽極腐蝕。這種方法又可分為以下三種，如圖 4— 3 所示。 圖 43 雜散電流排流保護(hù)法示意圖 直接排流法是將被保護(hù)金屬導(dǎo)體與靠近變電所附近的回 流走行軌直接用導(dǎo)線連接，如圖 4— 3(a)所示。實(shí)際雜散電流的方向隨運(yùn)行列車位置的移動而發(fā)生改變，因此直接排流法在工程實(shí)際中實(shí)施的機(jī)會很少。選擇排流法就是在直接排流法的連接線上加裝單向?qū)щ姷恼髌鳎辉试S被保護(hù)導(dǎo)體的雜散電流流向走行軌，從而達(dá)到保護(hù)金屬導(dǎo)體的目的，如圖 4— 3(b)所示。這是目前廣泛采取的措施之一。當(dāng)被保護(hù)金屬導(dǎo)體處于雜散電流交替干擾區(qū)時，采用直接或選擇排流法都不能將干擾電流排回走行軌時就需要采用強(qiáng)制排流法。如圖 4— 3(C)所示，外加一直流電源促進(jìn)排流，并阻止逆向電流。這種排流措施具有較強(qiáng)的抗交 變電流腐蝕的能力，但需要額外的湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣系畢業(yè)設(shè)計 （論文） 33 整流電源，因此投資和運(yùn)營費(fèi)用較高，而且還可能使被保護(hù)的金屬導(dǎo)體產(chǎn)生過負(fù)電位區(qū)，進(jìn)而使走行軌發(fā)生電化學(xué)腐蝕。 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。排流法可以對需要保護(hù)的金屬導(dǎo)體提供可靠保護(hù)，但需要注意的是，排流法也有缺點(diǎn)。首先，被保護(hù)的陽極區(qū)與鋼軌 (負(fù)饋線 )連接之后，實(shí)質(zhì)上減小了原雜散電流路徑的電阻。因而使雜散電流增大，這無疑會使臨近未采取保護(hù)措施的地下金屬埋設(shè)物受到更強(qiáng)的腐蝕。 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 （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。在分析清楚雜散電流分布的情況下，在軌道交通系統(tǒng)的設(shè)計、施工各個階段，從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)不同的線路施工方法、線路方案、地質(zhì)狀況、不同的供電方案，分別對相關(guān)的專業(yè)采取不同的技術(shù)措施，盡量減少雜散電流?？傊?，對雜 散電流的腐蝕及其可能造成的嚴(yán)重后果必須給予足夠的重視，貫徹 “以堵為主，以排為輔 ”的原則，同時結(jié)合科學(xué)的監(jiān)測，將雜散電流的腐蝕防護(hù)和系統(tǒng)的接地、人身和設(shè)備安全、結(jié)構(gòu)的耐久性等統(tǒng)一考慮。 地鐵雜散電流腐蝕的防護(hù)和監(jiān)測，是地鐵設(shè)計、建設(shè)、運(yùn)營維護(hù)中必須考慮的問題，而雜散電流的腐蝕是一個長期積累的結(jié)果，給研究工作帶來一定難度。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。在運(yùn)營維護(hù)中，按照設(shè)置的監(jiān)測系統(tǒng)及方案，定期測試及維護(hù)，發(fā)現(xiàn)問題，及時處理。盡管地鐵雜散電流的 腐蝕性大，但只要采取科學(xué)合理的措施，一定能有效地降低雜散電流腐蝕的損失，防止危及地鐵主體結(jié)構(gòu)及管線結(jié)構(gòu)，確保地鐵長期運(yùn)行使用的安全。 隨著我國城市地鐵或輕軌交通快速發(fā)展 ,人們越來越重視地鐵防護(hù)雜散電流 ,需要指出的是地鐵防護(hù)雜散電流是個系統(tǒng)工程 ,需要多個專業(yè)在設(shè)計、施工和運(yùn)營共同配合 ,一方面加強(qiáng)各自專業(yè)防護(hù)措施 ,一方面探索更加積極地預(yù)防方案 。 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 （論文） 35 謝辭 踉踉蹌蹌地忙碌了 幾周 ，我的畢業(yè)設(shè)計課題也終將 告一段落。也基本達(dá)到預(yù)期的效果。但由于能力和時間的關(guān)系，總是覺得有很多不盡人意的地方?？墒?，我又會有點(diǎn)自戀式地安慰自己：做一件事情，不必過于在乎最終的結(jié)果，可貴的是過程中的收獲。以此語言來安撫我尚 未 平復(fù)的心。 畢業(yè)設(shè)計，也許是我大學(xué)生涯交上的最后一個作業(yè)了。想 借此 機(jī)會感謝 三 年以來給我?guī)椭乃欣蠋煛⑼瑢W(xué)，你們的友誼是我人生的財富，是我生命中不可或缺的一部分。我的畢業(yè)指導(dǎo)老師 王向東 老師， 總是 不厭其煩的 給我們各種 指導(dǎo) ，他自身要求的一絲不茍、為人處事的謙遜達(dá)觀、學(xué)術(shù)研究的孜孜不倦、教誨學(xué)生的耐心成了這位老師閃耀的 人格魅力，而這種人格魅力是啟迪和感染學(xué)生治學(xué)與做人態(tài)度的金科玉律。從老師那里我真正認(rèn)識了“德高為師、身正為范”的內(nèi)涵。 在此，特向 他 道聲謝謝。 就要離開學(xué)校走上工作的崗位了，這是我人生歷程的又一個起點(diǎn)，在這里祝福大學(xué)里跟我風(fēng)雨同舟的朋友們，一路走好，未來總會是絢爛繽紛。 在這即將畢業(yè)之際，謹(jǐn)向各位尊敬的老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。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。 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 （論文） 36 參考文獻(xiàn) [1] 地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程 (CJJ4942). 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