雜散電流是指在設計或規(guī)定回路以外流動的電流,也被稱為“迷流”。它在土壤中流動,且與被保護管道系統(tǒng)無關。該電流從管道的某一部位進入管道,該部分為陰極,電流沿管道流動一段距離后,又從管道中流出,該部分為陽極,此處管道發(fā)生腐蝕,即雜散電流腐蝕。雜散電流本質上是電化學腐蝕,所以陽極腐蝕較為嚴重。
雜散電流主要指不按照規(guī)定途徑移動的電流,它存在于土壤中,與需要保護的設備系統(tǒng)沒有關聯(lián)。這種在土壤中的雜散電流會通過管道某一部位進入管道,并在管道中移動一段距離后在從管道中離開回到土壤中,這些電流離開管道的地方就會發(fā)生腐蝕,也因此被稱為雜散電流腐蝕。雜散電流的輸出點有很多包括有外加電流陰極保護系統(tǒng),DC電車系統(tǒng),DC開礦以及焊接系統(tǒng),高壓DC、AC傳輸線路。雜散電流有動態(tài)與靜態(tài)之分,隨時間變化大小或方向的為動態(tài)雜散電流,不發(fā)生改變的為靜態(tài)雜散電流。在雜散電流進入管道的部分,管道為陰極而得到保護,但是過大的電流進入時,這部分管道就會發(fā)生過保護。同時雜散電流離開管道的地方就會因為失去電子而腐蝕。確定管道是否已經受到雜散電流的干擾,可以通過檢測管道電位的變化與歷史數(shù)據(jù)比較來判斷。
根據(jù)干擾源的性質,可以將雜散電流分為靜態(tài)干擾源和動態(tài)干擾源。靜態(tài)雜散電流指其他外加電流系統(tǒng)的電流被強制施加到埋地管線上,例如其他管道的陽極地床電流。動態(tài)雜散電流是指某電力傳輸系統(tǒng)(如火車、地鐵、采礦作業(yè)等)通過管道外防腐層失效的區(qū)域進入埋地管道的電流。
根據(jù)干擾源的來源可以分為直流雜散電流、交流直流電流和地電流。直流雜散電流主要來源于直流電氣化鐵路、直流電解系統(tǒng)、直流電焊系統(tǒng)、高壓直流輸電線路、其他管道外加的陰極保護系統(tǒng)等。交流雜散電流主要來源于交流電氣化鐵路,高壓交流輸電線路等。而地電流是由于地磁場的變化感應產生的,它也會腐蝕埋地管線、對電氣設備和操作人員安全有一定的影響,但是相對而言數(shù)量比較小。
雜散電流產生的原因很多也很復雜,并且容易受到外界環(huán)境因素的影響,但主要原因有兩點:
1、電位梯度。如果電場分布不均勻,存在電位梯度,那么金屬內部的自由電子會在電場力的作用發(fā)生定向移動,使金屬陽離子與電子分離,從而造成對埋地金屬管線的腐蝕。另外由于存在著電位梯度,電場會迫使部分電流從鐵軌中流出并流入土壤和埋地金屬管線中,然后再使電流從埋地金屬物中流出,流向大地再返回到牽引變電所的負極,形成對埋地管線的雜散電流腐蝕。
2、電流泄露。電流泄露是雜散電流形成的一個主要原因,電流泄露主要是因為絕緣不良或接觸不好等原因造成的。電流泄露到埋地管道中時,由于電流的流動迫使金屬內部的自由電子發(fā)生定向移動,使金屬離子與電子分離,使得埋地金屬管線遭受腐蝕。
雜散電流就是一種因外界條件影響而產生的一種電流.例如在電氣的高壓試驗中,直流泄漏或直流耐壓試驗中,因為高壓部分對地存在電容,從而有電流從這個電容流過.
由于電氣化鐵路、礦山、工廠、港口各種用電設備接地與漏電,在土壤當中也會形成雜散電流的循環(huán)。
指存在于預設的電源網(wǎng)路之外的電流,其主要來源一般為:1、電氣牽引網(wǎng)路流經金屬物(指鋪軌以外的金屬物)或大地返回直流變電所的電流;2、動力和照明交流電路的漏電;3、大地自然電流;4、雷電和電磁輻射的感應電流等。
危害:
對走行軌及其附件的腐蝕:
牽引電流通過走行軌回流到牽引變電所,,由于走行軌對地不能完全絕緣,所以會有部分電流從走行軌泄漏到大地中去,此時走行軌處于腐蝕電池的陽極,很容易受到腐蝕。資料表明,軌道的雜散電流腐蝕在隧道內及岔道等地方更為明顯,有些地方2~3年就需要重新?lián)Q軌。
走行軌及其附件的腐蝕一般都發(fā)生在與其它物體的接觸面上,這些腐蝕很難從外面發(fā)現(xiàn),等到發(fā)現(xiàn)時就需要更換鋼軌等等,因此危害很大。
對鋼筋混凝土結構的破壞:
雜散電流會腐蝕鋼筋混凝土結構中的鋼筋,但并不對混凝土本身產生影響。當雜散電流流入鋼筋混凝土結構中時,鋼筋為陰極,會發(fā)生析氫腐蝕,而產生的氫氣無法逸出,所以會形成等靜壓力,使鋼筋與混凝土脫開。當雜散電流流出鋼筋時,鋼筋為陽極,會發(fā)生腐蝕產生鐵銹等產物,會增加鋼筋本身的體積,使混凝土內部形成很大的壓力而促使其開裂。要維修與更換遭受破壞的鋼筋混凝土結構是非常困難的。
對人身安全的威脅:
當埋地管道與高壓交流輸電線路接近或交叉時,交流輸電線路產生的電流通過磁耦合在管道上產生感應電壓,使管道對地電位不為零。若管道電壓過高,可能會對操作和維護人員的人身安全構成威脅。
在地鐵系統(tǒng)中,當牽引電流回流不暢,并且造成大量的雜散電流流入大地中時,會導致鋼軌與結構鋼筋之間電壓升高,對站臺乘客的人身安全造成威脅。
對埋地管線的腐蝕:
目前埋地管線主要有天然氣管道、自來水管、供暖管道、石油管道、電纜等,很容易聚集雜散電流,遭受腐蝕。若管線距離地鐵系統(tǒng)或輸電線路比較近時,很容易受到雜散電流的影響,所以在設計與建設過程中應加以重視。 |