杂散电流腐蚀防护PPT课件

1. 基本假设
① 轨道对地的过渡电阻是均布的； ② 走行轨的电阻是均布的； ③ 地下的金属构件纵向电阻是均布的； ④ 金属构件向大地的漏电忽略不计； ⑤ 其它杂散电流源的干扰忽略不计； ⑥ 双边供电时，两侧电源特性相同。
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§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
四. 杂散电流的分布规律
2. 单边供电杂散电流分布
三. 杂散电流的腐蚀机理
2. 城轨杂散电流腐蚀机理
当金属铁（Fe）周围的介质是碱性电解质时，发生的氧 化还原反应为吸氧腐蚀。
阳极： 2Fe 2Fe4e
阴极： O 22 H 2 O 4 e 4 O H
腐蚀反应
Fe(OH)
2
Fe(OH)
3
Fe2O3·2x H2O
Fe3O4
（红锈） （黑锈）
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§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
城轨
杂散电流腐蚀防护
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第4章 杂散电流腐蚀防护
一 杂散电流产生、腐蚀机理及危害 二 杂散电流腐蚀防护措施和监测手段 三 杂散电流腐蚀防护对专业的要求 四 杂散电流收集网截面计算
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§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
一. 杂散电流（迷流）腐蚀概念
以走行轨为回流通路的直流牵引供电系统，由于走行轨 不可能完全绝缘于道床结构，钢轨不可避免地向道床及 其它结构泄漏电流，这种电流就是杂散电流，也称为地 中迷流。
is( x)
dx
x
x + dx
（c）电流节点
r — 牵引网阻抗(Ω) R — 走行轨单位阻抗(Ω/km) Rg — 走行轨对地电阻率( Ω·km) I — 牵引电流(A)
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§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
四. 杂散电流的分布规律
3. 双边供电杂散电流分布
+
回 流 线
-
直流牵引变电所
I1
走行轨道
北京地铁实测值可达220～326A
P 2 . 8 9 1 0 - 1 7 1 6 0 6 0 2 4 3 6 5 9 . 1 ( k g )
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§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
三. 杂散电流的腐蚀机理
1. 腐蚀特点
② 腐蚀集中于局部位置。 ③ 有防腐层时，往往集中于防腐层的缺陷部位。
三. 杂散电流的腐蚀机理
1. 电化学腐蚀
杂散电流腐蚀属于电化学腐蚀。 电化学腐蚀反应是一种氧化还原反应。在反应中，金属
失去电子而被氧化，其反应过程称为阳极反应过程。介 质中的物质从金属表面获得电子而被还原，其反应过程 称为阴极反应过程。 把进行电子传导的金属导体与进行离子传导的电解质相 接触的界面称为电极系，电子导体和离子导体的接合称 为e-i接合。
IT1
直流牵引变电所
接触网
I2 I
IT2
+
回 流 线
-
Ig1
金属管线
Ig2
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§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
四. 杂散电流的分布规律
3. 双边供电杂散电流分布
+
I1 -
I1
I2
iT1( x)
I1 列车 I I2
x = L1 x is1( x)
x=0 L = L1 + L2
x = L2
I1
杂散电流对土建结构钢筋、设备金属外壳及其它地下金 属管线产生的电化学腐蚀，即杂散电流腐蚀，也叫做迷 流腐蚀。
+
回 流 线
-
直流牵引变电所
接触网
走行轨道
金属管线
3
§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
二. 杂散电流的产生
② 杂散电流可用以下形式说明。
过渡电阻---回流轨与轨枕、
地之间存在一定的过渡电阻
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§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
三. 杂散电流的腐蚀机理
2. 城轨杂散电流腐蚀机理
当金属铁（Fe）周围的介质是酸性电解质，发生的氧化 还原反应是析氢腐蚀；
阳极： 2Fe 2Fe4e
阴极： 4H 4e 2H 2 4 H 2 O 4 e 4 O H 2 H 2
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§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
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§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
三. 杂散电流的腐蚀机理
2. 杂散电流的危害
① 走行轨及其附件的腐蚀。 ② 钢筋混凝土金属结构物的腐蚀。 ③ 周围埋地管线的腐蚀。 ④ 杂散电流流入电气接地装置，引起某些设备无法正常工
作。
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§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
四. 杂散电流的分布规律
三. 杂散电流腐蚀特点及危害
1. 腐蚀特点
① 腐蚀激烈。
金属的腐蚀量满足法拉第定律：
P — 电腐蚀损失重量(kg)
P KIt
K — 电化当量(kg/C)
I — 流出金属的电流(A)
如，铁的K =2.89×10-17kg/C，1tA—的电直流流通电过的流时通间过(s1)
年，由于电解引起的金属损失为：
L2 L
I
I2
L1 L
I
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§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
四. 杂散电流的分布规律
3. 双边供电杂散电流分布
u( x)
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）
+
回 流 线
-
E
直流牵引变电所
走行轨道 F
D
C
接触网
A B
金属管线
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§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
三. 杂散电流的腐蚀机理
2. 城轨杂散电流腐蚀机理
当杂散电流由两个阳极区——走行轨（A）和金属管线 （D）流出时，都会发生失掉电子的氧化反应，该部位 的金属（Fe）就会遭到腐蚀。
+变
I
-
电 所
rI
R Rg
列车 I
+
I-
I i(x)
列车 I
x = 0 x is(x)
x=L
（a）线路简化图
i(x)
i( x) - di( x)
i(x)
Rdx u( x)
u( x) + du( x)
u( x) Rg /dx di( x)
dx
x
x + dx
（b）电压节点
is ( x) + di( x)
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§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害
三. 杂散电流的腐蚀机理
2. 城轨杂散电流腐蚀机理
走行轨和金属管线均为电子导体，地面为离子导体，电 子在A和D点流出，金属导体与地面组成e-i界面为阳极。 电流在C点和F点流入，则地面与金属导体组成的i-e界 面为阴极。
A、B、C和D、E、F分别构成了两个串联的电解电池。
随着线路运营时间的延长， 运营环境逐步恶化，泄漏电 阻值还将逐步减小
电位差---在回流轨中电流由
高电位流向低电位，回流轨与 地之间形成了电位差
回流轨对地的电位与牵引变 电所供电距离、牵引电流大 小及回流轨纵向电阻大小直 接相关。
泄漏电流，即杂散电流
杂散电流增大
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§4-1 杂散电流产生、腐蚀机理及危害