地铁轨道局部绝缘损坏下动态杂散电流及地电位梯度建模与分析

地铁轨地绝缘损坏会导致过渡电阻降低,造成泄露地电流激增、地电位梯度升高等问题。首先,针对轨道局部绝缘损坏下沿轨过渡电阻呈连续分布的特性,提出并建立了轨地过渡电阻区段分布模型。然后引入列车快速牵引策略,构建了完整牵引周期的杂散地电流动态分布模型及地电位梯度模型,并基于分布参数理论将连续分布的电流等效为若干离散分布的点电流源。最后利用复镜像法求解格林函数的方法,计算分析全线动态杂散电流分布和动态地电位梯度分布。通过CDEGS软件对比验证了模型的准确性与优越性。算例结果表明,保持加速、减速区域较高的绝缘性能是降低直流牵引供电系统对附近地电位梯度影响以及减小土壤环境直流干扰的关键。

多通道井-地电位梯度采集系统的设计与实现

根据垂直有限线源三维异常电位有限差分展开理论计算,验证了电位梯度法在探测水驱驱油异常方向的有效性,设计并研制了基于虚拟仪器技术的低噪声、高分辨率油田井-地电位梯度采集系统。该系统采用差分输入方式,短路噪声幅度低于-130 d B,A/D采集使用了扩展插槽设计思想,从而达到多通道数据的同步采集。运用Matlab和Labview混合编程技术,实现了微弱信号的提取和探测结果的实时成像。对比、重复实验结果表明,电位梯度采集系统具有更高的分辨率及良好的稳定性,通过对大庆油田注水井实验数据的处理、分析,确定了水驱的方向,用注水井资料验证后,证实了该方法的有效性和系统在水驱驱油方向探测上的准确性。

独立四轨回流系统对埋地管道直流干扰测试

独立四轨回流系统作为一种城市轨道交通牵引供电回流方式,可大幅增加回流轨过渡电阻,减小杂散电流。为研究采用独立四轨回流系统的城市轨道交通杂散电流对周边埋地燃气管道的影响,对郑许线开通前后周边管地电位和地电位梯度进行测试。结果表明,郑许线周边管地电位和地电位梯度在线路开通前后变化不大。

深井阳极地床杂散电流干扰特征分析及数值模拟研究

为研究深井阳极地床杂散电流干扰的影响范围及其严重程度,采用COMSOL软件建立典型深井阳极地床地电场数值模型,结合现场测试数据验证数值模型的可靠性,分析土壤电阻率、输出电流、阳极埋深和阳极体总长度等因素对深井阳极地床地电位梯度分布、地电位梯度峰值和杂散电流强干扰半径的影响。研究结果表明:地电位梯度峰值与土壤电阻率和输出电流之间呈线性增长关系,与阳极埋深和阳极体总长度呈二次函数负相关;杂散电流强干扰半径与土壤电阻率和输出电流呈二次函数正相关,与阳极埋深和阳极体总长度呈二次函数负相关;土壤电阻率和输出电流对深井阳极地床杂散电流干扰影响较大,针对输出电流大的深井阳极地床和多石、旱地等高土壤电阻率区域,应对其邻近金属构筑物做好监测及排流保护。研究结果可为深井阳极地床优化选址、设计及其邻近金属构筑物腐蚀防护提供指导。

不同辅助阳极地床的杂散电流影响特性研究

为评价阴极保护阳极地床对周围金属管道及构筑物的影响,在排除其余杂散电流干扰源影响的基础上采用双参比法对不同阳极地床、不同方向上的地电位梯度进行了测试,定量描述了阳极地床的直流干扰范围和规律,总结了不同阳极地床的应用范围和干扰缓解措施。研究结果表明,深井阳极和立式浅埋阳极的地电位梯度均随距离的增加先增大后减小,在10~20 m的范围内达到峰值;分布式浅埋阳极地床的地电位梯度随距离的增加逐渐减小,峰值出现在阳极地床附近;随着恒电位仪输出电流的增大,不同阳极地床的干扰范围也逐渐增大,深井阳极直流干扰的影响范围是分布式浅埋阳极的2~3倍;分布式浅埋阳极在阳极地床的中点处的地电位梯度最大,其峰值和衰减速度均大于其余两种阳极地床;从减小阳极地床对周围管道或金属构筑物的影响出发,宜优先使用分布式浅埋阳极地床,从施工场地空间布置出发,宜优先采用深井阳极地床。研究结果可为阴极保护系统的区域优化设计提供理论依据。