楊海波

鄭州華潤(rùn)燃?xì)夤煞萦邢薰?河南鄭州 450000

1 地鐵對(duì)埋地金屬管道的影響

鄭州市地鐵項(xiàng)目作為一項(xiàng)利國(guó)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(tǒng)采用1500V的架空接觸網(wǎng)供電，當(dāng)電流通過(guò)地鐵供電回路中的軌道時(shí)，常常由于軌道對(duì)地絕緣性不夠，就不可避免的導(dǎo)致部分電流流入到大地當(dāng)中，從而對(duì)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(duì)鋼質(zhì)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(huì)導(dǎo)致在鋼質(zhì)管道的雜散電流流出點(diǎn)出現(xiàn)嚴(yán)重的穿孔腐蝕，因此地鐵對(duì)鋼質(zhì)埋地金屬管道的腐蝕影響問(wèn)題不可忽視。

2 地鐵雜散電流的產(chǎn)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(jiàn)圖1。從配電站送出的電流經(jīng)過(guò)架空線進(jìn)入列車，然后由鐵軌流回配電站，這樣構(gòu)成地鐵運(yùn)行所需的供電回路。在該回路當(dāng)中，地鐵軌道本體在設(shè)計(jì)時(shí)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(yùn)行時(shí)間的推移，軌道與道床之間的絕緣效果會(huì)逐步衰弱，這樣就會(huì)導(dǎo)致部分地鐵回路中的電流通過(guò)軌道道床流入到大地當(dāng)中，形成雜散電流。倘若在道床附近有埋地鋼質(zhì)管道，則這部分雜散電流就會(huì)很有可能通過(guò)管道上的防腐層破損點(diǎn)流入到管道之中，然后沿著管道線路流動(dòng)，當(dāng)管道距離地鐵配電站較近時(shí)，此處電勢(shì)較低，則流入管道中的雜散電流又會(huì)從該部位的防腐層薄弱點(diǎn)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(dòng)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(huì)不斷得到電子，這個(gè)部位的管道就會(huì)得到保護(hù)，而在雜散電流流出管道的位置，該部位的管道會(huì)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(dǎo)致管道的不斷腐蝕。而由于地鐵實(shí)在不斷運(yùn)行的，這就導(dǎo)致進(jìn)入管道的雜散電流的大小和方向是隨時(shí)變化的，使管道的管地電位不斷波動(dòng)，形成動(dòng)態(tài)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(hù)措施

對(duì)付雜散電流可以用各種方法，當(dāng)然首先是對(duì)干擾源的根本治理，但是這牽涉到許多方面，往往事實(shí)上無(wú)法做到。由于直流雜散電流對(duì)金屬燃?xì)夤艿栏蓴_腐蝕與中間介質(zhì)土壤直接聯(lián)系不大，且難以防護(hù)處理和處理效果不大，因此針對(duì)這種情況對(duì)我公司地鐵沿線管道影響最嚴(yán)重的幾處進(jìn)行防護(hù)，防護(hù)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(dāng)前，我們確定雜散電流的防護(hù)原則為“以防為主，以排為輔，綜合治理，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)”。①合理規(guī)劃天然氣管網(wǎng)路線，盡量避開地鐵等城市電氣化交通系統(tǒng)。②對(duì)受雜散電流干擾的管道增設(shè)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(nèi)。③增加回路電阻。沿線盡量選用PE管或防腐等級(jí)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(guò)接地體流入大地。⑤加強(qiáng)管網(wǎng)檢測(cè)工作。加強(qiáng)沿線管網(wǎng)的檢測(cè)力度，及時(shí)修補(bǔ)露鐵點(diǎn)。⑥采取管網(wǎng)電位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)管道電位進(jìn)行24小時(shí)監(jiān)測(cè)，掌握管道的腐蝕狀況。

4 雜散電流防護(hù)實(shí)例

4.1 雜散電流檢測(cè)

2013年9月至12月鄭州地鐵1號(hào)線I期工程竣工、開始進(jìn)行空載試運(yùn)行，全程34．84公里。為有效監(jiān)測(cè)地鐵對(duì)管道影響程度，我公司委托國(guó)內(nèi)具有資質(zhì)的專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)1號(hào)線沿線燃?xì)夤艿离s散電流進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估。2014年2月20日至2014年2月28日期間選取6處監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行24小時(shí)不間斷測(cè)量。其中地鐵中段人民路站附近管道監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖2。

圖2 人民路商城路管地電位監(jiān)測(cè)圖

表1 人民路站管道的管地電位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

依據(jù)雜散電流判斷標(biāo)準(zhǔn)，可以判斷在地鐵運(yùn)行時(shí)，人民路商城路處燃?xì)夤艿朗艿诫s散電流干擾程度為強(qiáng)。

4.2 雜散電流整治效果

為了降低雜散電流對(duì)燃?xì)夤艿赖母g干擾影響程度，2014年8月對(duì)1號(hào)線地鐵沿線三處燃?xì)夤艿肋M(jìn)行了雜散電流整改工作，分別為西流湖站（北崗村）、建設(shè)路嵩山路和人民路商城路。雜散電流整改工程通過(guò)極性接地排流法，4支鋅陽(yáng)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(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)器對(duì)管道雜散電流進(jìn)行復(fù)測(cè)，通過(guò)排流后雜散電流測(cè)試結(jié)果與排流施工前雜散電流測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較，評(píng)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(duì)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(duì)比圖

從圖3可以看出，通過(guò)排流沿線管網(wǎng)雜散電流干擾大于400mv波動(dòng)幾率有所收窄，保護(hù)效果取得了明顯的改善，但仍有少部分雜散電流沒(méi)有完全排除。說(shuō)明雜散電流干擾是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，必須采取綜合治理措施才能奏效。

5 結(jié)語(yǔ)

雜散電流的治理工作是一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題，特別是地鐵雜散電流作為一種動(dòng)態(tài)雜散電流干擾治理更加復(fù)雜，我們只有結(jié)合各種管理手段和技術(shù)方法，綜合治理，提前預(yù)防，才能把雜散電流的危害程度降低到可接受范圍。