南京地铁2号线马群车辆段杂散电流泄漏对附近燃气管道影响的分析及处理

孟新心

摘 要：基于马群车辆段既有杂散电流防护措施，通过对现场燃气管道上极化电位的测试，分析产生杂散电流腐蚀的原因，以防止杂散电流流经车辆段，进而减少对附近燃气管道的影响，为主要指导思路，提出了切实可行的处理方案，以确保燃气管道的运行安全。

关键词：杂散电流防护;单向导通装置;燃气管道;极化电位

中图分类号：U231 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）02-0132-02

近期，港华燃气公司发现埋于马群段沪蓉高速绕城内侧绿化带下方，与南京地铁二号线工程马群车辆段平行敷设的管道，管地电位正向偏移均值大于100mV，且强弱与地铁运行时间有较强相关性。根据行业规范《SY/T0017-2006埋地钢质管道直流排流保护技术标准》规定，当管道任意点的管地电位正向偏移均值大于100mV时，必须实施排流保护或其他防护措施。为此，对马群地铁站和马群车辆段进行数据测量，将测量数据与燃气管道数据分析对比，根据数据分析结果，提出了加强地铁杂散电流防护的建议方案。

1 工程现状及杂散电流泄漏调查

1.1 工程现状

1.1.1 马群站车站

车站为高架车站，设置有杂散电流监测装置及排流柜，用于监测车站附近杂散电流泄漏情况，并结合测量数据判断是否采取排流措施。

1.1.2 区间

地铁线路与燃气管道交叉处为高架区间，轨道按照要求采用绝缘安装，限制杂散电流的泄漏，道床设置有杂散电流收集网。

1.1.3 马群车辆段

在马群车辆段出入段线与车辆段、库外与库内分界处设置有单向导通装置，用来限制被保护区段的钢轨电流方向，从而减少被保护区段杂散电流对结构钢筋及金属管线的电腐蚀，保证检修人员的人身安全。

1.2 杂散电流泄漏调查

经现场勘查、调研发现马群车辆段原单向导通装置的工作原理，无法限制车辆段流向正线的杂散电流，导致该杂散电流对燃气管道腐蚀。

2 杂散电流腐蚀分析

2.1 燃气管道相对位置

燃气管道管直径600mm，管中心距地面最小2m，最大6m，燃气管道位于出入段线正线引出点位置下方，此段地铁线路为高架线路。

2.2 杂散电流腐蚀分析

2.2.1 杂散电流的产生

城市轨道交通采用直流牵引供电，主要由架空的接触网供电，以走行轨作为负极回流导体。因此回流轨道中的电流是由高电位流向低电位，即从车辆通过车轮、轨道回到牵引变电所的负极，车辆所在处为高电位，牵引变电所为低电位，轨道对地有一定的过渡电阻，这样因电位差和过渡电阻存在，就形成对地的泄漏电流，一些回流电流从铁轨漏出通过埋设在轨道附近的金属管道等回到牵引变电所或其他低电位处，这样就形成电流回路。电流从土壤流入路轨或埋地管的地方带有负电荷为阴极区，在阴极区的金属管道一般不受影响;电流从路轨或管道防腐绝缘层破损处流出，此处管道带正电，为阳极区，以铁离子形式溶入周围的电解质中，从而使阳极区的金属管道腐蚀。直接埋在地下的钢筋、金属物体更容易受到腐蚀。通常把这一部分从走行轨泄露到大地的电流称为杂散电流，俗称迷流。

2.2.2 现场测量数据分析

（1）在原单导柜长期运行的设置定值—晶闸管导通阈值为12V时燃气管道测量的数据曲线图1所示。（2）为了验证晶闸管导通阈值对杂散电流的影响，将晶闸管阈值设为70V，次日08：30阈值调为12V时燃气管道测量的数据曲线图2所示。（3）在单导柜晶闸管完全退出时燃气管道测量的数据曲线图3所示。（4）在单导柜接线断开，次日5点恢复时燃气管道测量的数据曲线图4所示。（5）测量数据统计分析。

极化电位测量数据统计，如表1所示。

综合上表燃气管道数据，通过提高晶闸管的动作电压值能够减小晶闸管导通频率，杂散电流虽有所减小，但依然不符合燃气管道标准《SY/T0017-2006埋地钢质管道直流排流保护技术标准》中的要求，即管道任意点上管地电位较自然电位正向偏移小于100mV。而断开单导柜接线，杂散电流有了明显的减小，并完全符合燃气管道标准。

由此可判斷，由车辆段流向正线的电流是燃气管道受到杂散电流影响的主要因素，由正线流向车辆段的电流是次要因素。由于目前车辆段到正线方向使用二极管，且一直处于导通状态，所以车辆段有持续的较大电流流向正线，产生对附近燃气管道腐蚀的杂散电流。

3 杂散电流腐蚀处理

3.1 杂散电流泄漏路径分析

（1）单向导通装置二极管回路、消弧回路等各回路工作正常。当绝缘节两端电位差大于消弧装置启动值后，正线电流方可通过回流轨流向车辆段，此措施减少了运营时正线电流流入车辆段造成杂散电流的泄漏。（2）燃气管道的杂散电流主要由车辆段轨道流向正线轨道的电流所导致。控制二极管的导通，可减少车辆段流向正线的电流引起的杂散电流泄漏。（3）杂散电流路径初步分析为：正线杂散电流经由大地，再由车辆段处大地流至车辆段轨道，最后通过轨道流回至对应正线牵引所。

3.2 主要原因分析

（1）高架区间钢轨绝缘由于长时间暴露在外，绝缘水平降低，钢轨泄漏电阻减小，正线杂散电流泄漏增大。（2）车辆段库外线路暴露于自然环境中，粉尘、雨雪、霜冻对其轨地间的泄漏电阻影响很大，导致碎石道床的绝缘降低。（3）车辆段与正线绝缘节两侧存在较大电位差，设置的单向导通装置车辆段至正线方向采用二极管，无法限制车辆段流向正线的电流。

3.3 限制杂散电流泄漏建议方案

（1）将二极管优化为晶闸管，控制车辆段至正线方向的导通。在无列车进出车辆段时，将正向晶闸管关断，隔断此方向的电流通路，可大幅改善燃气管道的杂散电流。（2）正向、反向晶闸管在无列车通过时，阀值设置为高于绝缘节两端大部分电位差，使得晶闸管基本处于关断状态。（3）单向导通装置两侧各设置一套传感器，以判断是否有列车通过，解决列车通过时打火问题。

3.4 单向导通装置优化方案后测量数据

优化后单向导通装置正常运行时燃气管道测量的数据曲线图5所示。通过以上数据可知，采用优化后单向导通装置时，燃气管道的极化电位出现大幅度降低，基本处于50mV水平，极化电位平均值较优化前下降约75%，有效地减小了杂散电流对燃气管道的腐蚀。

4 结论与建议

结合以上分析，根据工程实际情况，对于出入段线与场段分界处（咽喉区）的单向导通装置，一般方案为场段至正线方向设置二极管，正线至场段方向设置晶闸管，虽然可以减少正线对场段的影响，但由于高架区间钢轨对地、桥梁对桥墩的绝缘效果较差，仍存在正线杂散电流通过大地，集中由场段回流至对应牵引所，过程中所形成的较大杂散电流对附近管线产生腐蚀。

因此，针对附近设有危化管线的车辆段建议咽喉区单向导通装置中场段至正线方向、正线至场段方向均采用晶闸管，同时增加传感器，以保证在车辆通过时晶闸管可靠导通，避免打火现象。相应正线道床结构钢筋与车站、区间隧道结构和桥梁结构钢筋通过绝缘支架、绝缘涂覆或绝缘绑带进行电气隔离，限制杂散电流的泄漏。

参考文献

[1] CJJ49-94 地铁杂散电流腐蚀防护技术规程.北京：中国建筑工业出版社，1992.

[2] SY/T0017-2006埋地钢质管道直流排流保护技术标准.北京：石油工业出版社，2006.