城市轨道交通杂散电流腐蚀及防护的研究
《城市轨道交通杂散电流防护中的几个关注点探讨》(申通地铁-王晓保)
城市轨道交通杂散电流防护中的几个关注点探讨上海申通地铁集团技术中心王晓保2016.09.271一、杂散电流的产生二、杂散电流的危害三、杂散电流腐蚀机理四、杂散电流防护原则五、杂散电流防护措施六、杂散电流防护的几个重要环节七、杂散电流防护的几个重要关注点2一、杂散电流的产生牵引变电所提供的电流通过沿线接触网送给电动车辆，然后经轨道(走行轨)流回牵引变电所，有少量电流不沿回流钢轨回到牵引变电所的负极，而流向电位低、电阻率低的位置（如流入大地），形成杂散电流，或称为迷流。
阳极区阴极区阴极区接触网钢轨道床钢筋隧道钢筋3一、杂散电流的产生随着轨道交通运营时间的推移，由于受到不可避免的污染、潮湿、渗水、漏水等影响，使轨道交通车站以及区间隧道、车辆基地中的钢轨对地绝缘性能降低或先期防护措施失效，势必会增大由走行轨泄漏到土壤介质中的杂散电流。
4一、杂散电流的产生电流由钢轨泄漏大地，与轨道的状态有关。
单位长度内钢轨的电阻系数rg钢轨—大地间接触过渡电阻rtrg：包括钢轨、钢轨接头及轨端连接线的电阻rt：包括轨枕、道碴层电阻，钢轨与轨枕之间，轨枕与道床之间对电流泄漏影响的泄漏阻抗。
5二、杂散电流的危害加速金属物体的腐蚀使轨道交通沿线城市公用管线和结构钢筋产生“杂散电流腐蚀”。
◆建筑、桥梁结构钢筋的腐蚀;◆煤气管道的腐蚀穿孔造成煤气泄漏;◆隧道内水管腐蚀穿孔而被迫更换。
6轨道交通杂散电流--------金属腐蚀现象美国轻轨结构腐蚀情况香港地铁腐蚀情况7三、杂散电流腐蚀机理☐杂散电流的腐蚀危险：可按金属表面的泄漏电流密度（直接判据）计算，也可按周围介质的相对电位（间接判据）计算。
☐电腐蚀的防护标准：是金属表面上泄漏电流或对大地的阳极电位降低到规定值。
8四、杂散电流防护原则“以防为主，以排为辅，防排结合，加强监测”防:减少回流轨纵向电阻，降低钢轨电位和提高回流轨对地过渡电阻，确保畅通的牵引回流系统，隔离和控制所有的杂散电流泄漏途径，减少杂散电流进入轨道交通系统的主体结构、设备以及沿线附近相关设施的结构钢筋。
地铁杂散电流的产生、危害及防护
电流值 ，根据基本电路定律得杂散 电流值 ：
，一 ． 里
为恒定量 ；与接触 网 （ 轨 ）电阻 及车体运行等 效电阻尺 成反 比，但两值不宜因要减少 杂散 电流 而增加 ，这样会增大不必要 的功率损耗 ，所 以可 将此两值设为定量 ；经过分析 ，杂散 电流与杂散
经过化简得式
经验
ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ， ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ － ９ ４ ９ ２ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ８ ． ０ ５ ９
地铁杂
害及防护
（ 广州地铁 设计研 究院有 限公 司， 广东广州 ５ １ ０ ０ １ ０ ）
摘要 ：论述 了地铁杂散 电流的产 生原理 ，腐蚀机理 ，危害 ，防治措施 ，监测等方面 内容 。 关键词 ：地铁 ；杂散 电流 ；腐蚀 机理 ；监测
中图分类号 ：Ｕ２ ３ １ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ９—９ ４ ９ ２（ ２ ０ １ ３ ） ０ ８—０ ２ １ ３—０ ３
Ｔｈ ｅ Ｇｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， Ｈａ ｒ ｍ ａ ｎ ｄ Ｐｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｓ ｔ ｒ ａ ｙ Ｃｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ Ｍｅ ｔ ｒ ｏ
交 流
越 小 。Ｒ 的大 小 与钢 轨 材 质 及截 面 相 关 ， 与 杂
构 和通 信 系统有 危 害 ，主要危 害 如下 。
３ ． １ 腐蚀金 属
散 电 流路 径 中的 土壤 电阻 率 、湿 度 、道 床 污 秽 程
度 等相关 ｕ １ 。
地铁 系统 金 属 结 构 的杂 散 电流腐 蚀 不 同于 自 然界 自发的腐蚀 ，杂散电流腐蚀是 南地铁 系统泄 漏 电流 引 起 的 ，其 强 度 一般 是 自然 腐蚀 电流 的几 十倍 ，更 甚 为 上百 倍 。 １ Ａ 的杂 散 电流 通 过 钢 材 表 面 一年会 溶解 掉 钢铁 ８ ． ５ ｋ ｇ 。杂 散 电流 的破坏 点
城市轨道交通供电系统杂散电流防护简介
城市轨道交通供电系统杂散电流防护简介摘要：城市轨道交通供电系统在城市轨道交通系统的作用举足轻重。
本文从城市轨道交通供电系统的功能、组成对城市轨道交通供电系统进行了简述。
在此基础上引出对城市轨道交通供电系统中杂散电流防护的研究，从杂散电流的形成、腐蚀原理和危害阐述了杂散电流防护的重要性，并提出杂散电流的防护原则，最后结合实际建设与运营提出杂散电流的防护措施。
关键词：城市轨道交通，供电系统，杂散电流防护一、城市轨道交通供电系统简述1、城市轨道交通供电系统组成城市轨道交通供电系统是城市电网的一个重要用户，按其功能的不同，它可划分为外部电源供电系统、主变电所或电源开闭所供电系统、牵引供电系统、动力照明供电系统、杂散电流腐蚀防护系统、电力监控系统六个部分。
其中，主变电所或电源开闭所供电系统称为高压供电系统，牵引供电系统和动力照明供电系统称为内部供电系统。
2、城市轨道交通供电系统功能城市轨道交通供电系统不但要为城市轨道交通的电动列车提供牵引供电，还要为城市轨道交通运营服务的其他设施，包括通风、空调、照明、通信、信号、给排水、防灾报警、电梯、自动扶梯等提供电能。
在城市轨道交通运营中，供电一旦中断，不仅会造成城市轨道交通运营瘫痪，而且还有可能危及旅客生命安全，造成财产损失。
因此，城市轨道交通供电系统除应具备安全、可靠、调度方便、技术先进、功能齐全、经济合理的特点外，还应具有以下功能。
全方位的供电服务功能系统故障自救功能自我保护功能防误操作功能方便灵活的调度功能完善的控制、显示和计量功能电磁兼容功能二、城市轨道交通供电系统杂散电流防护1、杂散电流的形成城市轨道交通采用直流牵引供电系统，理想状况下，牵引电流由牵引变电所的正极出发，经由接触网、电动列车、钢轨、回流线返回牵引变电所负极。
然而由于钢轨与隧道或道床等结构之间的绝缘电阻并非无穷大，将不可避免地导致部分电流不从钢轨回流，而是通过沿线的道床钢筋、隧道、高架桥或土壤回流到牵引变电所（甚至不回流而散入大地），这部分电流因大地土壤的导电性质及地下金属管道的位置不同，可以分布很广，故称之为“迷流”，亦即杂散电流。
城市轨道交通中杂散电流的危害及防护
城市轨道交通中杂散电流的危害及防护摘要：本文主要从杂散电流的施工要求、杂散电流的防护原则、杂散电流的产生机理及危害、杂散电流的防护措施设计这几方面介绍了题目，本文旨在与同行探讨学习，共同进步。
关键词：施工要求；防护原则；产生机理及危害；防护措施设计杂散电流被称为迷流，是在城市轨道交通直流牵引供电回流中产生的。
其对城市轨道交通系统内外金属设备、沿途管线会导致一定的影响及危害，特别会对道床钢筋、走行轨、各种金属管线、结构钢筋等有着极强的腐蚀作用，为此，杂散电流防护为轨道交通建设以及运营过程中一项极为主要的内容。
一、杂散电流的防护原则轨道交通直流牵引供电系统中，只要用走行兼做回流导体，杂散电流的产生是不可避免的。
为了减少杂散电流的危害，就应当设法减少杂散电流量。
这就需要采取有效的防杂散电流措施，使杂散电流量控制在允许的范围内。
杂散电流的防护工程基本上采用/以防为主，以排为辅，防排结合，加强监测的原则。
（1）以防为主控制所有可能的杂散电流泄漏途径，减少杂散电流进入轨道交通系统的主体结构、设备以及沿线附近相关设施的结构钢筋。
具体实施时，由于涉及到的专业多，各专业、各工种必须紧密配合，尤其在施工设计阶段更要考虑综合防治措施，尽量减少直流系统与其他建筑物的电气连接。
可采取的措施有：牵引变电所内和区间的直流供电设备在安装时与结构钢筋和结构主体绝缘安装；走行轨道在施工时，采用与轨道道床绝缘的安装方式；由外界引入轨道交通内部或由轨道交通内部引出的金属管线均应进行绝缘处理后方可引入和引出；在轨道交通线内部设立结构钢筋电气连通，把所有结构钢筋和接地点连接在一起，将泄漏的杂散电流排流回直流系统。
（2）以排为辅设置杂散电流的收集系统。
此收集系统为杂散电流从回流轨上泄漏后遇到的第一道小电阻的回流通道，可以将杂散电流尽量限制在本系统内部，防止杂散电流向本系统以外泄漏。
二、杂散电流的产生机理及危害杂散电流是一种在规定电路或意图电路之外流动的电流，主要来源于铁路运输电力牵引系统、阴极保护系统和高压输变电系统。
地铁杂散电流危害及防护
地铁杂散电流危害及防护地铁是现代城市交通的重要组成部分，它不仅提供了便捷的出行方式，还减少了交通拥堵，改善了城市环境。
然而，地铁运行过程中会产生杂散电流，若不加以合理的防护措施，可能对乘客和设备造成危害。
本文将详细介绍地铁杂散电流的危害及防护方法。
首先，地铁杂散电流的危害主要表现在以下几个方面：1. 电击危害：地铁杂散电流可能导致触电事故发生。
当乘客接触到带电的金属结构（如扶手、栏杆等）时，可能会发生电击事故，造成人身伤害甚至生命危险。
2. 电磁干扰：地铁杂散电流还可能对周围电子设备产生电磁干扰，影响其正常工作。
例如，手机、电脑等电子设备可能会受到干扰，导致通信中断、系统崩溃等问题。
3. 地下管线腐蚀：地铁杂散电流会在行驶的轨道和输电装置上产生电流，而这些电流会在接触点处引起腐蚀。
长期以来，这种腐蚀可能对地下管道和其他设施造成损坏，进而影响城市的基础设施稳定性。
为了防止地铁杂散电流带来的危害，需要采取相应的防护措施。
以下是一些防护方法：1. 地铁车体接地：地铁车厢与轨道之间的接地是减少杂散电流的关键步骤。
通过确保地铁车厢和轨道之间良好的接地连接，可以将杂散电流有效地引入地下，从而减少对乘客和设备的危害。
2. 绝缘保护：地铁车厢内的金属结构应进行绝缘处理，以避免与乘客直接接触。
此外，地铁设备和设施的金属构件也应进行绝缘处理，以减少对周围管道和设备的腐蚀。
3. 等电位连接：通过建立良好的等电位连接系统，可以将地铁车厢内的各个金属结构保持在相同的电位上，减少杂散电流的产生和传播。
4. 电磁屏蔽：对于设备和设施中的敏感电子设备，可以采用电磁屏蔽技术来减少电磁干扰。
通过在设备周围设置屏蔽层，可以阻隔外界电磁场的干扰。
5. 定期检测和维护：地铁系统应定期进行杂散电流检测和维护工作，及时发现问题并采取措施解决。
在实施防护措施的同时，还需要加强对公众的安全意识教育。
地铁乘客应了解杂散电流的危害，并能够正确应对。
城市轨道交通杂散电流的产生及防治
城市轨道交通杂散电流的产生及防治【摘要】地铁杂散电流的防护逐渐被人们认识并重视，此文作者结合自己的实际工作经验对杂散电流的相关问题进行一些粗浅的分析，仅供参考，希望起到抛砖引玉的作用。
【关键词】轨道交通；地铁；杂散电流1杂散电流腐蚀的机理地铁直流牵引供电方式所形成的杂散电流及其腐蚀部位如图1所示。
图中，I为牵引电流，Ix、Iy分别为走行轨回流和泄漏的杂散电流。
由图1得杂散电流所经过的路径可概括为两个串联的腐蚀电池，即电池Ⅰ：A钢轨（阳极区）→B道床、土壤→C金属管线（阴极区）电池Ⅱ：D金属管线（阳极区）→E土壤、道床→F钢轨（阴极区）当杂散电流由图1中A、D（阳极区）的钢轨和金属管线部位流出时，该部位的金属Fe便与其周围电解质发生阳极过程的电解作用，此处的金属随即遭到腐蚀。
概括起来可将发生腐蚀的氧化还原反应分为两种。
当金属铁Fe周围的介质是酸性电解质，即pH＜7时，发生的氧化还原反应是析氢腐蚀，以H+为去极化剂；当金属铁Fe周围的介质是碱性电解质，即pH≥7时，发生的氧化还原反应为吸氧腐蚀，以02为去极化剂。
2杂散电流的影响和危害2.1腐蚀钢筋杂散电流对城市轨道交通隧道结构钢筋及道床钢筋会产生强烈的腐蚀。
根据法拉第电解定律，1A的杂散电流，每年可腐蚀钢铁金属约9.1kg。
如果这种电腐蚀长期存在，将会严重损坏地铁附近的各种结构钢筋和地下金属管线，降低其使用寿命。
2.2破坏钢筋混凝土结构杂散电流流过时对混凝土本身并不产生影响，但由于钢筋的存在，当钢筋受腐蚀时会产生铁锈等产物，这些产物会大大增加钢筋本身的体积，从而使混凝土内部产生强大的压力，促使混凝土结构开裂。
2.3腐蚀金属地埋管线由于地埋金属管线容易聚集杂散电流，故易被腐蚀，应在设计和建造过程中给予重视。
另外，杂散电流还会对沿线的地埋通信电缆产生腐蚀破坏作用。
2.4杂散电流产生的电压可造成人身触电当牵引回流不畅，形成大量的杂散电流流人地中时，会造成钢轨与结构钢筋之间电压的升高，对站台上的乘客安全构成威胁。
轨道交通杂散电流分析及其防护技术研究
轨道交通杂散电流分析及其防护技术研究摘要：随着经济的快速发展，社会在不断的进步，在城市轨道交通运输系统中，通常采用DC电力牵引供电方式，接触网（或第三轨）为正极，运行轨道为负回流线。
驱动机车的牵引电机会在电力机车获取动能后就将电能转换为动能，然后经由与机车车轮相接触的轨道回流至轨道交通牵引变电所。
因大地也是导体且电位为零，所以在回流过程中会有一部分将流入大地，一部分会沿着大地流向牵引变电所；而此时将会一直留在大地中的电流就是杂散电流。
轨道交通杂散电流对地铁周围地下金属管道、主体结构中的钢筋发生电化学腐蚀，这样就会缩短金属管线的寿命，降低地下钢筋混凝土结构的强度和耐久度，甚至会造成重大人生事故的发生。
因此我们必须通过采取防护措施来解决这个问题。
关键词：轨道交通；杂散电流；防护措施引言近年来，伴随着我国经济的飞速发展，便捷舒适的轨道交通成为人们日常工作和生活不可或缺的部分。
轨道交通网络呈现出高铁及干线铁路网络、城际及市域铁路网络、城市轨道交通网络三网融合的发展趋势，极大地缩短了我国地域间及城市内部的时空距离。
特别需要指出的是，在高铁及干线铁路网络已趋于完善的同时，城市轨道交通网络建设体量不断扩大。
目前，城市轨道交通网络多采用直流牵引供电制式，电压分为750V和1500V两种等级[1]，通常采用走行钢轨回流方式，即接触网（轨）与整流器正极连接，走行钢轨兼作为回流通道。
然而，由于钢轨无法做到与道床结构完全绝缘，因此在列车牵引取流时会有部分电流扩散到大地，从而形成杂散电流。
杂散电流可理解为经不确定路径流回牵引变电所内整流器负极或直接扩散到大地的电流[2]，会对走行钢轨及其附件、结构钢筋、金属管线等沿线的金属物体产生电化学腐蚀作用，并且随着时间的推移，线路运营条件逐步恶化，使腐蚀程度愈发严重。
由于城市轨道交通网络主体结构通常在工程建设完成时已经成型，对钢筋腐蚀问题的翻修工作难度较大，因此杂散电流腐蚀防护系统的分析与研究对保障线路安全运营至关重要。
轨道交通杂散电流腐蚀的监测及防护研究
测控 系统硬件的核心是基于 Ａ Ｍ７微处理器 ， Ｒ 其高速的性 能、 丰富的接 口资源 ， 很容易实现测控功能 。 研究结果： 该研究总结出了可用于预测金属结构在杂散的腐蚀轻度和腐蚀趋势 的自动在线监测系统。 研究结论 ： 尽管 地铁 杂散 电流的腐蚀性 大 ， 但只要采取科学合理的措施 ， 计合理 的 自动在线监测 系统 ， 设 有效地降低杂散 电流腐蚀 的损 失， 确保地铁长期运行使用的安全 。
研 究 方 法 ： 合 地 铁 的实 际情 况 及 标 准 规 定 的杂 散 电流 腐 蚀 危 险 性 判 定 指标 ， 择 埋 地 金 属 结 构 的 极 化 结 选
电 位作 为 监 测 的 参 数 ， 用 具 有 电压稳 定 、 易 极 化 、 采 不 内阻 低 且 具 有 一 定 机 械 强 度 的 Ｃ ／ ｕ Ｏ 作 为 参 比 电极 ； ｕ ＣＳ
ＹＡＮＧ － ｉ ＤＩ Ｒｏ ｇ ｇ ａ ｇ，ＬＩ Ｓ ｉ ｂ ｎ ２ Ｌｉ ｘｎ ， ｎ－ｕｎ２ Ｕ ｈ－ ｉｇ
Ｔ ｅ Ｔ ｉ ｕ ｖ ｙ ａ ｄ Ｄ ｓｇ ｎ ｔｕｅ ｏ ｈｎ ａｌ ｙ Ｓ ｈ ｏ ｆＥ ｅ ｔ ｃ ｌＥｎ ． ａ ｔＣ ｉａ Ｊ ｏｏ ｇ Ｕｎｖ ｒｉ ｈ ｈｒ ｓ ｒｅ ｎ ｅ ｉｎ Ｉｓｉ ｔ ｆ Ｃ ｉａ Ｒ ｉ ｄ ｔ ｗａ ；￣ｃ ｏ ｌｏ ｌｃｒ ａ ｇ，Ｅ ｓ ｈｎ ｉ ｔｎ ｉｅｓｔ ｉ ａ ｙ
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２０ ０ ６年 ２月
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道工程学来自报 Ｆ ｂ 【 】 ｅ ２ ｘ ６
第 １ （ ９） 期 总 １
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城市轨道交通杂散电流腐蚀及防护的研究
城市轨道交通杂散电流腐蚀及防护的研究
一、引言
城市轨道交通作为现代城市交通骨架的重要组成部分，已经在全球范围内得到广泛应用。
然而，随着城市轨道交通网络的不断扩展和进一步的电气化改造，由于电磁感应、电流地下回路的外泄以及剩余电压等原因，城市轨道交通杂散电流腐蚀问题愈发凸显。
本文将深入探讨城市轨道交通杂散电流腐蚀的原因和机理，并提出相应的防护措施。
二、城市轨道交通杂散电流腐蚀的原因和机理
1. 城市轨道交通电磁感应
当列车在轨道上运行时，由于列车的电动机等设备产生的电磁场，会导致轨道周围的金属结构及其他设备受到电磁感应。
这种电磁感应会引起杂散电流的产生，进而导致金属结构的腐蚀。
2. 电流地下回路的外泄
为了确保轨道交通系统的正常运行，会在地下埋设一定规模的电流回路。
然而，由于地下回路的绝缘材料老化、损坏以及轨道交通系统的电气设备故障等原因，往往会导致电流回路中的电流外泄到周围的土壤和地下设施上，从而引起杂散电流腐蚀问题。
3. 剩余电压
城市轨道交通系统为了确保安全，会通过接地装置将电流导入地下。
然而，由于接地装置电阻的存在，会导致轨道和地下结构之间存在剩余电压。
这种剩余电压会引起金属结构的电化学反应，进而引发腐蚀。
三、城市轨道交通杂散电流腐蚀防护的措施
1. 轨道绝缘设计
对于城市轨道交通系统来说，合理的轨道绝缘设计是防止杂散电流腐蚀的首要措施。
可以采用优质的绝缘材料，并通过增加绝缘层的厚度和宽度，以减少电流在轨道中的外泄。
2. 地下回路绝缘检修
定期对城市轨道交通系统中的地下回路进行绝缘检修工作是防止杂散电流腐蚀的重要手段。
通过及时发现并修复地下回路中的绝缘故障，可以有效减少外泄电流引起的腐蚀问题。
3. 接地装置的优化设计
城市轨道交通系统中的接地装置起到将电流导入地下的作用，因此优化设计接地装置能有效减少剩余电压的产生。
可以通过增加接地装置的数量和改善接地装置的接地电阻等方式，减少剩余电压产生的可能性。
4. 金属结构防护涂层
在金属结构表面涂覆一层防护涂层是一种常见且有效的防止腐蚀的方式。
可以选择具有良好耐蚀性和抗电化学腐蚀性能的涂层材料，如金属锌等。
涂层的选择应根据具体的杂散电流腐蚀环境和金属类型进行。
四、结论
城市轨道交通杂散电流腐蚀是当前城市轨道交通系统面临的一个重要问题。
电磁感应、电流地下回路的外泄以及剩余电压是导致该问题的主要原因。
要解决这一问题，需要采取一系列有效的防护措施，包括轨道绝缘设计、地下回路绝缘检修、接地装置的优化设计以及金属结构防护涂层等。
通过不断改进和完善防护措施，可以最大程度地减少杂散电流腐蚀问题带来的经济损失和安全隐患，保障城市轨道交通系统的可靠运行
城市轨道交通系统中的杂散电流腐蚀是一个严重的问题。
本文通过分析电磁感应、电流地下回路的外泄以及剩余电压等原因，提出了一系列有效的防护措施。
首先，轨道绝缘设计是减少杂散电流腐蚀的基础，可以采用合适的绝缘材料和绝缘结构来减少电磁感应产生的腐蚀。
其次，地下回路绝缘检修工作是防止杂散电流腐蚀的重要手段，及时发现并修复地下回路中的绝缘故障可以减少外泄电流带来的腐蚀问题。
接地装置的优化设计也是减少剩余电压产生的关键，通过增加接地装置的数量和改善接地电阻等方式可以降低剩余电压的出现。
此外，金属结构防护涂层也是一种有效的防腐措施，选择耐蚀性好的涂层材料可以保护金属结构不被电化学腐蚀。
通过不断改进和完善这些防护措施，可以最大程度地减少杂散电流腐蚀问题带来的经济损失和安全隐患，保障城市轨道交通系统的可靠运行。