城轨交通供电3.杂散电流腐蚀防护.ppt

第4章 杂散电流腐蚀防护 §4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害 一. 杂散电流（迷流）腐蚀概念 以走行轨为回流通路的直流牵引供电系统，由于走行轨不可能完全绝缘于道床结构，钢轨不可避免地向道床及其它结构泄漏电流，这种电流就是杂散电流，也称为地中迷流。 杂散电流对土建结构钢筋、设备金属外壳及其它地下金属管线产生的电化学腐蚀，即杂散电流腐蚀，也叫做迷流腐蚀。 §4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害 二. 杂散电流的产生 杂散电流可用以下形式说明。 §4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害 三. 杂散电流的腐蚀机理 电化学腐蚀 杂散电流腐蚀属于电化学腐蚀。 电化学腐蚀反应是一种氧化还原反应。在反应中，金属失去电子而被氧化，其反应过程称为阳极反应过程。介质中的物质从金属表面获得电子而被还原，其反应过程称为阴极反应过程。 把进行电子传导的金属导体与进行离子传导的电解质相接触的界面称为电极系，电子导体和离子导体的接合称为e-i接合。 §4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害 三. 杂散电流的腐蚀机理 城轨杂散电流腐蚀机理 走行轨和金属管线均为电子导体，地面为离子导体，电子在A和D点流出，金属导体与地面组成e-i界面为阳极。电流在C点和F点流入，则地面与金属导体组成的i-e界面为阴极。 A、B、C和D、E、F分别构成了两个串联的电解电池。 §4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害 三. 杂散电流的腐蚀机理 城轨杂散电流腐蚀机理 当杂散电流由两个阳极区——走行轨（A）和金属管线（D）流出时，都会发生失掉电子的氧化反应，该部位的金属（Fe）就会遭到腐蚀。 §4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害 三. 杂散电流的腐蚀机理 城轨杂散电流腐蚀机理 当金属铁（Fe）周围的介质是酸性电解质，发生的氧化还原反应是析氢腐蚀； §4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害 三. 杂散电流的腐蚀机理 城轨杂散电流腐蚀机理 当金属铁（Fe）周围的介质是碱性电解质时，发生的氧化还原反应为吸氧腐蚀。 §4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害 三. 杂散电流腐蚀特点及危害 腐蚀特点 腐蚀激烈。 金属的腐蚀量满足法拉第定律： 如，铁的K =2.89×10-17kg/C，1A的直流电流通过1年，由于电解引起的金属损失为： 北京地铁实测值可达220～326A §4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害 三. 杂散电流的腐蚀机理 腐蚀特点 腐蚀集中于局部位置。 有防腐层时，往往集中于防腐层的缺陷部位。 §4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害 三. 杂散电流的腐蚀机理 杂散电流的危害 走行轨及其附件的腐蚀。 钢筋混凝土金属结构物的腐蚀。 周围埋地管线的腐蚀。 杂散电流流入电气接地装置，引起某些设备无法正常工作。 §4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害 四. 杂散电流的分布规律 基本假设 轨道对地的过渡电阻是均布的； 走行轨的电阻是均布的； 地下的金属构件纵向电阻是均布的； 金属构件向大地的漏电忽略不计； 其它杂散电流源的干扰忽略不计； 双边供电时，两侧电源特性相同。 §4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害 四. 杂散电流的分布规律 单边供电杂散电流分布 §4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害 四. 杂散电流的分布规律 双边供电杂散电流分布 §4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害 四. 杂散电流的分布规律 双边供电杂散电流分布 §4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害 四. 杂散电流的分布规律 双边供电杂散电流分布 §4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害 四. 杂散电流的分布规律 双边供电杂散电流分布 牵引变电所负极附近的轨道电位为负的最大值，此处杂散电流从埋地金属结构流出，埋地金属结构为阳极，受杂散电流腐蚀最严重。列车下部的走行轨为正的最大值，杂散电流从走行轨流出，走行轨为阳极，埋地金属为阴极，此处走行轨受杂散电流腐蚀最严重。 牵引电流的大小对走行轨电位有影响，牵引电流越大，走行轨对地电位越高，杂散电流也越大。 牵引变电所之间的距离增加，在牵引电流不变的情况下，走轨对地电位和杂散电流也随之增加。 §4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害 四. 杂散电流的分布规律 双边供电杂散电流分布 轨地过渡电阻对杂散电流的分布影响很大，过渡电阻越小，杂散电流强度越大，过渡电阻越大，杂散电流强度越小。 走行轨纵向电阻对走行轨电位影响较大，走行轨纵向电阻增加，走行轨纵向电位成比例增加，走行轨对地电位增加，杂散电流也增加。 埋地金属结构的纵向电阻对走行轨电位和杂散电流的影响较小。 §4-2 杂散电流防护措施和监测手段 一. 杂散电流的防护措施 “防” —— 源控法 杂散电流经验估算公式 单边供电： 单边供电（变电所附近走行轨接地）： §4-2 杂散电流