地鐵雜散電流對埋地鋼質管道的干擾與對策研究

楊海波

鄭州華潤燃氣股份有限公司 河南鄭州 450000

1 地鐵對埋地金屬管道的影響

鄭州市地鐵項目作為一項利國利民工程，有效地解決了鄭州城市交通擁擠的狀況。然而，由于地鐵本身采用的是直流電力牽引的方式，供電系統采用1500V的架空接觸網供電，當電流通過地鐵供電回路中的軌道時，常常由于軌道對地絕緣性不夠，就不可避免的導致部分電流流入到大地當中，從而對管道形成雜散電流，加快管道的腐蝕速率。地鐵雜散電流作為一種直流雜散電流，對鋼質管道的腐蝕程度是同樣大小交流雜散電流的幾十倍，常常會導致在鋼質管道的雜散電流流出點出現嚴重的穿孔腐蝕，因此地鐵對鋼質埋地金屬管道的腐蝕影響問題不可忽視。

2 地鐵雜散電流的產生原因

地鐵由1500V的直流牽引。直流電氣化地鐵影響管道示意圖見圖1。從配電站送出的電流經過架空線進入列車，然后由鐵軌流回配電站，這樣構成地鐵運行所需的供電回路。在該回路當中，地鐵軌道本體在設計時是與軌道床之間是絕緣的，但是由于施工原因，或者是隨著地鐵運行時間的推移，軌道與道床之間的絕緣效果會逐步衰弱，這樣就會導致部分地鐵回路中的電流通過軌道道床流入到大地當中，形成雜散電流。倘若在道床附近有埋地鋼質管道，則這部分雜散電流就會很有可能通過管道上的防腐層破損點流入到管道之中，然后沿著管道線路流動，當管道距離地鐵配電站較近時，此處電勢較低，則流入管道中的雜散電流又會從該部位的防腐層薄弱點處流出管道，最后回到配電所中，形成回路。由于電流的方向和電子流動的方向是相反的，那么在地鐵雜散電流流入管道的部位管道會不斷得到電子，這個部位的管道就會得到保護，而在雜散電流流出管道的位置，該部位的管道會不斷失去電子，金屬鐵由于不斷失去電子而氧化變成鐵離子，從而導致管道的不斷腐蝕。而由于地鐵實在不斷運行的，這就導致進入管道的雜散電流的大小和方向是隨時變化的，使管道的管地電位不斷波動，形成動態的雜散電流干擾。

圖1 直流電氣化地鐵雜散電流影響管道示意圖

3 腐蝕防護措施

對付雜散電流可以用各種方法，當然首先是對干擾源的根本治理，但是這牽涉到許多方面，往往事實上無法做到。由于直流雜散電流對金屬燃氣管道干擾腐蝕與中間介質土壤直接聯系不大，且難以防護處理和處理效果不大，因此針對這種情況對我公司地鐵沿線管道影響最嚴重的幾處進行防護，防護措施主要目的是避開干擾源，增加回路電阻，以及配置必要的排流措施。當前，我們確定雜散電流的防護原則為“以防為主，以排為輔，綜合治理，加強監測”。①合理規劃天然氣管網路線，盡量避開地鐵等城市電氣化交通系統。②對受雜散電流干擾的管道增設絕緣法蘭，將被干擾管道與主干線分隔，將干擾限制在一定范圍內。③增加回路電阻。沿線盡量選用PE管或防腐等級高的金屬管線。④采取排流措施。采用極性排流器接地排流方法，將被干擾管道與接地體相連，使雜散電流通過接地體流入大地。⑤加強管網檢測工作。加強沿線管網的檢測力度，及時修補露鐵點。⑥采取管網電位實時監測技術，對管道電位進行24小時監測，掌握管道的腐蝕狀況。

4 雜散電流防護實例

4.1 雜散電流檢測

2013年9月至12月鄭州地鐵1號線I期工程竣工、開始進行空載試運行，全程34．84公里。為有效監測地鐵對管道影響程度，我公司委托國內具有資質的專業機構對1號線沿線燃氣管道雜散電流進行檢測評估。2014年2月20日至2014年2月28日期間選取6處監測點進行24小時不間斷測量。其中地鐵中段人民路站附近管道監測結果如圖2。

圖2 人民路商城路管地電位監測圖

表1 人民路站管道的管地電位監測數據分析

依據雜散電流判斷標準，可以判斷在地鐵運行時，人民路商城路處燃氣管道受到雜散電流干擾程度為強。

4.2 雜散電流整治效果

為了降低雜散電流對燃氣管道的腐蝕干擾影響程度，2014年8月對1號線地鐵沿線三處燃氣管道進行了雜散電流整改工作，分別為西流湖站（北崗村）、建設路嵩山路和人民路商城路。雜散電流整改工程通過極性接地排流法，4支鋅陽極作為接地極，在管道與接地極之間安裝鉗位式排流器。排流施工后，用ZF-10數據采集存儲器對管道雜散電流進行復測，通過排流后雜散電流測試結果與排流施工前雜散電流測試結果進行比較，評估雜散電流排流效果。人民路商城路排流施工前和排流施工后管地電位對比圖如圖3。

圖3 人民路商城路排流施工前和排流施工后管地電位對比圖

從圖3可以看出，通過排流沿線管網雜散電流干擾大于400mv波動幾率有所收窄，保護效果取得了明顯的改善，但仍有少部分雜散電流沒有完全排除。說明雜散電流干擾是一個復雜的問題，必須采取綜合治理措施才能奏效。

5 結語

雜散電流的治理工作是一個復雜問題，特別是地鐵雜散電流作為一種動態雜散電流干擾治理更加復雜，我們只有結合各種管理手段和技術方法，綜合治理，提前預防，才能把雜散電流的危害程度降低到可接受范圍。