地铁杂散电流对埋地钢质管道的干扰与对策研究

杨海波

郑州华润燃气股份有限公司 河南郑州 450000

1 地铁对埋地金属管道的影响

郑州市地铁项目作为一项利国利民工程，有效地解决了郑州城市交通拥挤的状况。然而，由于地铁本身采用的是直流电力牵引的方式，供电系统采用1500V的架空接触网供电，当电流通过地铁供电回路中的轨道时，常常由于轨道对地绝缘性不够，就不可避免的导致部分电流流入到大地当中，从而对管道形成杂散电流，加快管道的腐蚀速率。地铁杂散电流作为一种直流杂散电流，对钢质管道的腐蚀程度是同样大小交流杂散电流的几十倍，常常会导致在钢质管道的杂散电流流出点出现严重的穿孔腐蚀，因此地铁对钢质埋地金属管道的腐蚀影响问题不可忽视。

2 地铁杂散电流的产生原因

地铁由1500V的直流牵引。直流电气化地铁影响管道示意图见图1。从配电站送出的电流经过架空线进入列车，然后由铁轨流回配电站，这样构成地铁运行所需的供电回路。在该回路当中，地铁轨道本体在设计时是与轨道床之间是绝缘的，但是由于施工原因，或者是随着地铁运行时间的推移，轨道与道床之间的绝缘效果会逐步衰弱，这样就会导致部分地铁回路中的电流通过轨道道床流入到大地当中，形成杂散电流。倘若在道床附近有埋地钢质管道，则这部分杂散电流就会很有可能通过管道上的防腐层破损点流入到管道之中，然后沿着管道线路流动，当管道距离地铁配电站较近时，此处电势较低，则流入管道中的杂散电流又会从该部位的防腐层薄弱点处流出管道，最后回到配电所中，形成回路。由于电流的方向和电子流动的方向是相反的，那么在地铁杂散电流流入管道的部位管道会不断得到电子，这个部位的管道就会得到保护，而在杂散电流流出管道的位置，该部位的管道会不断失去电子，金属铁由于不断失去电子而氧化变成铁离子，从而导致管道的不断腐蚀。而由于地铁实在不断运行的，这就导致进入管道的杂散电流的大小和方向是随时变化的，使管道的管地电位不断波动，形成动态的杂散电流干扰。

图1 直流电气化地铁杂散电流影响管道示意图

3 腐蚀防护措施

对付杂散电流可以用各种方法，当然首先是对干扰源的根本治理，但是这牵涉到许多方面，往往事实上无法做到。由于直流杂散电流对金属燃气管道干扰腐蚀与中间介质土壤直接联系不大，且难以防护处理和处理效果不大，因此针对这种情况对我公司地铁沿线管道影响最严重的几处进行防护，防护措施主要目的是避开干扰源，增加回路电阻，以及配置必要的排流措施。当前，我们确定杂散电流的防护原则为“以防为主，以排为辅，综合治理，加强监测”。①合理规划天然气管网路线，尽量避开地铁等城市电气化交通系统。②对受杂散电流干扰的管道增设绝缘法兰，将被干扰管道与主干线分隔，将干扰限制在一定范围内。③增加回路电阻。沿线尽量选用PE管或防腐等级高的金属管线。④采取排流措施。采用极性排流器接地排流方法，将被干扰管道与接地体相连，使杂散电流通过接地体流入大地。⑤加强管网检测工作。加强沿线管网的检测力度，及时修补露铁点。⑥采取管网电位实时监测技术，对管道电位进行24小时监测，掌握管道的腐蚀状况。

4 杂散电流防护实例

4.1 杂散电流检测

2013年9月至12月郑州地铁1号线I期工程竣工、开始进行空载试运行，全程34．84公里。为有效监测地铁对管道影响程度，我公司委托国内具有资质的专业机构对1号线沿线燃气管道杂散电流进行检测评估。2014年2月20日至2014年2月28日期间选取6处监测点进行24小时不间断测量。其中地铁中段人民路站附近管道监测结果如图2。

图2 人民路商城路管地电位监测图

表1 人民路站管道的管地电位监测数据分析

依据杂散电流判断标准，可以判断在地铁运行时，人民路商城路处燃气管道受到杂散电流干扰程度为强。

4.2 杂散电流整治效果

为了降低杂散电流对燃气管道的腐蚀干扰影响程度，2014年8月对1号线地铁沿线三处燃气管道进行了杂散电流整改工作，分别为西流湖站（北岗村）、建设路嵩山路和人民路商城路。杂散电流整改工程通过极性接地排流法，4支锌阳极作为接地极，在管道与接地极之间安装钳位式排流器。排流施工后，用ZF-10数据采集存储器对管道杂散电流进行复测，通过排流后杂散电流测试结果与排流施工前杂散电流测试结果进行比较，评估杂散电流排流效果。人民路商城路排流施工前和排流施工后管地电位对比图如图3。

图3 人民路商城路排流施工前和排流施工后管地电位对比图

从图3可以看出，通过排流沿线管网杂散电流干扰大于400mv波动几率有所收窄，保护效果取得了明显的改善，但仍有少部分杂散电流没有完全排除。说明杂散电流干扰是一个复杂的问题，必须采取综合治理措施才能奏效。

5 结语

杂散电流的治理工作是一个复杂问题，特别是地铁杂散电流作为一种动态杂散电流干扰治理更加复杂，我们只有结合各种管理手段和技术方法，综合治理，提前预防，才能把杂散电流的危害程度降低到可接受范围。