城轨供电系统杂散电流对埋地金属管道的动态干扰研究

随着城市轨道交通系统的发展,线路与埋地金属管道相邻或交错的实际案例时有发生,城轨供电系统产生的杂散电流对埋地金属管道的干扰腐蚀问题日益突出.为研究直流牵引供电系统向大地中泄漏的杂散电流对埋地金属管道的干扰影响,建立直流牵引供电系统和埋地金属管道的联合仿真模型.首先,利用多列车情况下的直流牵引供电回流系统杂散电流动态分布模型,计算地铁全线的钢轨电位和杂散电流分布.其次,根据点电流源在分层介质中的电场分布和叠加原理,计算地铁全线杂散电流在埋地金属管道附近产生的地电位分布;基于矩量法建立埋地金属管道电路模型,计算杂散电流作用下的管地电位,计算结果与CDEGS对比,管地电位误差在4.11％以内.基于该模型对国内某地铁线路及其附近管道进行分析,管地电位仿真结果与实测值误差在8.21％以内.最后,使用该模型分析不同因素对管地电位的影响.管道防腐层破损率从0.5％减少至0.001％,管地电位最大波动值降低26.04％.钢轨对杂散电流收集网过渡电阻从1Ω?km增大至15Ω?km,管地电位最大波动值下降了82.44％.发车间隔360 s时的管地电位偏移量比发车间隔120 s时下降了43.27％.车辆段经钢轨电位限制器接地时的管地电位偏移量比直接接地下降了11.91％.结果验证了研究的有效性,并且表明增大地铁线路过渡电阻比其他方式具有更好地降低杂散电流干扰的效果.研究可用于直流牵引供电系统杂散电流对埋地金属管道干扰评估,可为工程设计提供参考.