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雜散電流治理——從“前世今生”看腐蝕防護

2017-07-14 10:11:24 作者：本網(wǎng)整理來源：網(wǎng)絡(luò) 分享至：

雜散電流如影隨形，時刻在影響著我們的各種設(shè)施，給我們帶來了巨大的經(jīng)濟損失。既然雜散電流神出鬼沒，讓我們防不勝防，何不妨從它的前世今生入手，積極尋找應(yīng)對措施！

雜散電流的“前世今生”

電容耦合雜散電壓

存在于架空交流電源線和熒光燈管間的電容，由于電容耦合效應(yīng)，可以在燈管未通電的狀態(tài)下通過使雜散電流在燈管中流動的方式而使其發(fā)亮。霓虹燈或交流電導(dǎo)線周圍的金屬部件也會由于電容耦合現(xiàn)象而表現(xiàn)出可被測量的電動勢。因此，在對架空輸電系統(tǒng)或在中高壓輸電線附件進行工作時，施工安全條例要求導(dǎo)體和金屬部件必須與地面間存在有效連接。

感應(yīng)型雜散電壓

電磁感應(yīng)現(xiàn)象指的是當(dāng)閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線的運動時，導(dǎo)體中產(chǎn)生電流。當(dāng)站在地面上的人員與閉合回路中的雜散電流接觸時，雜散電流具有電磁感應(yīng)，此類的雜散電流十分危險，并可能在高壓傳輸線下建造的金屬鐵絲網(wǎng)上出現(xiàn)。

絕緣劣化

化學(xué)降解或是絕緣損壞也可能是造成附近物體上產(chǎn)生雜散電流的原因。此時，如果雜散電流通過電路流入到土壤中就會引起嚴(yán)重故障的發(fā)生。除此之外，水下或地下電纜的絕緣失效也會導(dǎo)致此類故障的發(fā)生。絕緣破壞也會由于周圍環(huán)境中具有油或鹽或由于物理破壞而被引起。架空絕緣體也會遭受破壞或劣化的影響。

由機器設(shè)備載荷不平衡而引起的中性返回電流

當(dāng)三相四線制的某一相載荷不平衡時，相應(yīng)的不平衡電流會通過接地的中性線。該不平衡載荷可能是由于電力設(shè)備中的故障連接或繞組缺陷所引起。當(dāng)電源變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)同地面連接時，不平衡的電流將持續(xù)以雜散電流的形式流過，這種情況會在使用三相設(shè)備的不同行業(yè)中發(fā)生。

回路導(dǎo)線

通常來說，電動鐵路系統(tǒng)將其中一根鐵軌作為電路中的回路導(dǎo)線。這根回路導(dǎo)線會在不同區(qū)域與地面保持接觸，所以其中的部分電流必然會通過地面。當(dāng)電路系統(tǒng)使用直流電源時，此類通過地面的電流會使埋于地下的金屬管道和其他物體產(chǎn)生雜散電壓并由于和濕土接觸引起的電化學(xué)反應(yīng)以及金屬表面發(fā)生的腐蝕而對其造成破壞。

如何檢測雜散電壓？

許多電力經(jīng)銷商和主要電力使用商經(jīng)常對雜散電壓進行檢測以確保公眾用電安全以及腐蝕防護。用于檢測雜散電壓的儀器種類各異，但一般最常見的檢測設(shè)備包括測電筆和電場傳感器。確認(rèn)性測定一般使用低阻抗電壓表來測定。測電筆為手持式設(shè)備，當(dāng)與帶電表面接觸時會通過數(shù)值的形式進行直觀顯示。

低阻抗電壓表可用來確定電壓是否存在。電場探測器能夠探查人體周圍存在的電場，使用時可在遠(yuǎn)距離不直接接觸被探測物體的情況下測定電場的梯度。

雜散電流無聲、無形、無味，所以要探測雜散電流是否存在十分不易。盡管對雜散電流進行的日常檢測、測試十分有必要，但雜散電流可迅速地、在毫無征兆的情況下引起嚴(yán)重的故障。

雜散電流腐蝕會在電流流過的管道和結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生局部深坑點狀。但在初始階段，肉眼是無法觀察到雜散電流腐蝕所造成的影響。而具體的檢測方式是通過測量金屬結(jié)構(gòu)與土壤之間的電勢差而進行的。電流映射設(shè)備采用無線電探測器。在檢測直流和交流雜散電流時會使用到不同的儀器。

船只受到的雜散電流腐蝕

除了一般的電化學(xué)腐蝕，船只也會受到雜散電流腐蝕的影響。船舶等金屬構(gòu)筑物置于海中，當(dāng)這些構(gòu)筑物上使用直流用電設(shè)備時，便會造成雜散電流干擾。雜散電流腐蝕會發(fā)生在金屬構(gòu)筑物表面的電流流出部位。

船只電氣布線系統(tǒng)中發(fā)生的短路故障會產(chǎn)生內(nèi)部雜散電流。另一種外因就是同岸邊電源有連接。具有內(nèi)部故障的船只可以使另一艘與岸邊輸電線連接的完好船只發(fā)生雜散電流腐蝕。

電路屏蔽變壓器

用屏蔽變壓器將電源與船隔離，雜散電流就無法在船體電路中流動，這樣電路中就不存在雜散電流，能保證電路安全。但這些變壓器的價格不菲。值得注意的是，其他未安裝隔離變壓器的船只不能與安裝過此類裝置的船只之間存在連接。

由快速運輸系統(tǒng)引起的腐蝕

由于快速運輸系統(tǒng)造成的雜散電流腐蝕估計每年使美國遭受到將近5億美元的經(jīng)濟損失,其中包含了雜散電流對基礎(chǔ)設(shè)施（如管道，電纜等）所造成的破壞。

永久性接地系統(tǒng)允許雜散電流在電源負(fù)極功率母線和附近的地下金屬結(jié)構(gòu)物間自由流動。雜散電流腐蝕會發(fā)生在交通軌道、隧道、扣件、橋梁以及其他運輸結(jié)構(gòu)物中。

不接地的傳輸系統(tǒng)在地面與大功率整流功率母線之間不存在金屬連接。鐵軌的絕緣電阻是通過對鋼軌扣件進行絕緣來實現(xiàn)的，雜散電流在這種情況下很少出現(xiàn)。但由于有大量并聯(lián)扣件的存在，接地會引起大量的雜散電流。

二極管接法接地電力系統(tǒng)是未接地和永久性接地系統(tǒng)的折中產(chǎn)物，它能很好地限制永久性接地系統(tǒng)中存在的雜散電流，同時保持雜散電壓維持在安全范圍內(nèi)。

二極管接法接地電力系統(tǒng)中的大功率整流功率母線與二極管電路中的串聯(lián)接地網(wǎng)連接。當(dāng)超過最低電壓閾值時，二極管可以使雜散電流從接地網(wǎng)流入負(fù)極功率母線，最低電壓閾值可根據(jù)變電站的實際情況來設(shè)置。

因此，高于閾值的電位會被耗散而不是在電路中持續(xù)聚積。雜散電流腐蝕仍會在此類系統(tǒng)中發(fā)生，對鐵軌和絕緣軌條扣件造成影響。在超過最低電壓閾值的情況下，回流軌偶爾對雜散電流也具有導(dǎo)電性。在快速傳輸系統(tǒng)的二極管連接接地中，出于對雜散電流腐蝕破壞影響的考慮，可能需要對鐵軌進行早期替換。

在電力快速運輸系統(tǒng)中，電流通過行車軌道流回。與鐵軌附近地面相連接的結(jié)構(gòu)在與鐵軌連接的并聯(lián)電路中作為平行導(dǎo)體。任何埋于附近地下的結(jié)構(gòu)會聚集雜散電流，還有一部分的雜散電流會通過低電阻而漏出。