关键的外卖
由于有限的公共土地，我们有时发现自己的情况下，必须安装直流(DC)电力传输系统在靠近埋地管道。这可能会以。的形式对管道造成问题杂散电流腐蚀．在这篇文章中，我们将解释杂散电流腐蚀，它是如何发生的，以及缓解问题的必要步骤。
什么是杂流?
俗话说,流浪被定义为偏离直接的路线，离开适当的地方或超出适当的限度，尤指没有固定的路线或目的。在电气工程术语中，杂散电流是指流动在非预期路径上的电流。杂散电流是不可避免的，它们可以是静态(不变)或动态(可变)的。
在腐蚀环境中，造成管道腐蚀的杂散电流是来自与受影响管道无关的源而流经地球的直流电。在下一节中，我们将更详细地解释杂散电流如何导致管道或其他埋地结构的腐蚀。
杂散电流腐蚀是如何发生的
杂散电流与管道腐蚀是指从外部源流到管道的一个区域，然后沿着管道流到另一个区域，在那里它们离开管道再进入地球。这将导致直流腐蚀并通过返回原始直流电源完成电路。
电流从管道进入的区域电解液被当作是阴极在这些区域不会发生腐蚀。杂散电流的问题主要是在电流离开管道进入电解液后才返回电流源的区域。这些领域被称为阳极和腐蚀发生的区域。
图1。杂散电流腐蚀示意图。
杂散电流来源
杂散电流的潜在来源有很多。一些例子:
- 外加电流阴极保护其他管道系统
- 直流采矿作业
- 直流焊接操作
- 高压直流输电系统
- 地球磁场的扰动
- 直流交通系统
在这篇文章中，我们将重点讨论直流输电系统引起的杂散电流腐蚀。我们将解释它是如何发生的，如何检测它的存在以及如何减轻它。(有关其他来源的更多信息，请参见埋地金属结构的腐蚀和电干扰．)
直流输电系统杂散电流腐蚀源
直流输电系统杂散电流腐蚀是一个非常重要的问题，解决这个问题的责任通常在于管道所有者。这主要是由于来自直流输电系统的杂散电流腐蚀的严重程度，以及由于直流负载总是变化而暴露的性质而解决这一问题的复杂性。
图2。直流输电系统的杂散电流腐蚀。
正常情况下，直流输电系统通过绝缘馈线运行，绝缘馈线与直流牵引变电站正母线连接。工作电流(可以达到千安培的范围)通过连接到变电站负极母线的轨道(运行轨)返回到变电站。然而，因为轨道(返回路径)是铺设在地面上的，而不是绝缘这时，一些回流电流会泄漏到地下，在那里它会找到一个较低的电阻通过埋在直流输电系统附近的相邻管道的路径。这是漏电流，或者我们称之为杂散电流，将在某一点进入管道，并通过管道流动，直到找到一个点，它将离开管道，再次进入地面，以到达变电站的负极母线。
电流进入管道的区域称为拾取区或阴极区，在这一点不会发生腐蚀。然而，杂散电流腐蚀发生在电流离开管道重新进入地面的点;这个点叫做放电区或阳极区。
如何测试直流输电系统杂散电流的存在
检测直流输电系统中杂散电流的存在是通过使用杂散电流映射器或高阻抗数据记录器。数据记录器的读数应该有时间戳，并将用于测量管道到地面的距离潜在的读数．
应将管道对地电位读数与直流输电系统的时间表进行比较，以便将数据记录仪读数与输电系统的运行相关联。这确保了管道对地电位的变化实际上是由于来自直流传输系统的杂散电流，而不是来自其他源。
进行测试的地点应基于所有管道线路以及直流运输系统的历史记录。作为初步测试，应该在直流中转站附近测量管道-土壤电位读数，因为这些是最可能受到杂散电流活动影响的区域，尤其是在变电站接地．
应在其他管道位置进行进一步的测试，因为由于轨道对地电阻值较低，管道可能暴露在其他位置的杂散电流中。
图3。一个简化的例子，管道到土壤电位读数，以确认杂散电流的存在。
如图3所示，杂散电流活动与早晚高峰时段有关。在决定是否应采取缓解措施时，应以接触的持续时间和程度为决定因素。如果发现管道在很长一段时间内受到大量杂散电流活动的影响，则必须立即采取缓解措施，否则管道很可能在很短的时间内发生腐蚀。
如何减轻杂散电流腐蚀
有几种方法被用来减轻杂散电流的影响，如下所述。(相关阅读:杂散电流腐蚀及预防措施．)
电气隔离轨道和变电站
实验证明，增加轨对地电阻可以减少流向管道的杂散电流。这可以通过在轨道和扎带之间以及固定板和轨道之间安装绝缘垫来实现。变电站负极母线应与接地系统隔离。
尽管这种方法已被证明在减少杂散电流活动方面有效，但它的缺点是必须定期检查这些绝缘材料，以确保它们没有变质。当钢轨对地电压达到一定程度时，应在钢轨与接地系统之间安装开关装置，将钢轨与接地系统连接起来。
电子债券
一个直接电子债券可使管道与直流输电系统变电站的负母线之间提供管道与变电站之间的电气路径。然而，这种方法的缺点是减少了轨道与地面之间的整体阻力。这将增加由管道接收的杂散电流，如果不存在直接键则不会发生杂散电流。这可能会破坏管道的电气不连续，如铁水管将腐蚀绝缘接头．
反向电流开关
在直流公共交通系统中，根据运输车辆的位置和运动，管道上的同一点既可以是拾取点，也可以是排放点。由于这种波动，管道和输送系统之间的任何连接都必须将电流限制在一个方向上。这可以通过在两者之间的连接处安装二极管或继电器来实现。一个总结各种反向电流开关及其特性如表1所示。
| 开关类型 |
特征 |
| 电磁(继电器) |
需要交流电源来操作继电器;继电器必须传导所有电流;可能会慢慢打开。 |
| 二极管(锗、硅) |
最低要求0.4V导电;阻力;受浪涌故障和反向电压击穿的影响。 |
| 混合(继电器与二极管并联) |
需要较小的继电器，因为二极管携带大部分电流，并受反向电压击穿的影响。 |
| 潜在的可控整流器 |
可以排出所有杂散电流，但相对昂贵。 |
表1。常见的反向电流开关及其特性。
阴极保护
虽然阴极保护(CP)被认为是减轻杂散电流影响的一种有效方法，但由于杂散电流大量存在，在直流输电系统中不宜使用。因此，使用阳极电排除ICCP，首选ICCP。(观看视频:什么时候使用外加电流阴极保护．)
不幸的是，在城市地区使用大型ICCP系统来减轻杂散电流可能会在其他设施中造成干扰问题;因此，采用电或外加阴极保护系统作为杂散电流缓蚀剂是不切实际的。
强制引流键(电位控制整流器)
这被认为是这是减轻直流过路杂散电流影响的最成功的方法．
图4。强迫排水粘结示意图。
被控整流器的电压输出由潜在的差异在建筑物和被埋物之间参比电极．如果结构的电位相对于被埋设的参比电极变得比预定的设定点更正，则被控制整流器将迫使更多的电流通过键降低结构的电位低于预定设定值。这种缓解方法的主要缺点是与其他缓解方法相比成本较高。
结论
随着城市化进程的推进和越来越多大型基础设施的建设，直流输电系统杂散电流腐蚀问题越来越受到管道所有者的关注。由于杂散电流具有极其有害的影响，因此应查明杂散电流的存在并确定其来源。这可以通过使用时间戳高阻抗数据记录器测量管道到土壤的电位来实现。
在确定杂散电流的存在后，管道所有者可以选择最合适的缓解方法来使用他的管道系统。最有效的缓解方法是强制排水法，但与其他方法相比，它的成本较高被认为是一个缺点。
最后，杂散电流腐蚀对埋地管道和基础设施的完整性和安全性构成了真正的威胁。管道所有者必须保持警惕，并投资于监测工具，以检测杂散电流的存在，并减轻它们。
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