摘要：雜散電流給地鐵設備、設施的安全運行和使用壽命造成影響，甚至會威脅乘客的安全，有必要對其采取防護和治理措施，以確保地鐵的安全運營。文章對地鐵雜散電流的危害及防護方面進行了分析。

關鍵詞：地鐵供電系統(tǒng)；雜散電流；防護措施

中圖分類號：TP301.6 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2009）01-0189-02

在地鐵系統(tǒng)中，牽引供電系統(tǒng)一般采用直流方式，會產(chǎn)生雜散電流。目前，地鐵的牽引供電方式一般采用直流供電方式。在理想的狀況下，牽引電流由牽引變電所的正極出發(fā)，經(jīng)由接觸網(wǎng)、電動列車和走行軌返回牽引變電所的負極。由于走行軌與大地之間的絕緣不良或不是完全絕緣，流經(jīng)走行軌的電流不能全部經(jīng)由走行軌流回牽引變電所的負極，有一部分電流會泄漏進入大地，然后再流回變電所，這部分泄漏到大地中去的電流就是雜散電流，也稱作迷流。走行軌鋪設在軌枕、道碴或整體道床上，由于鋼軌與軌枕或整體道床之間不是完全絕緣狀態(tài)，鋼軌與大地間存在一定的過渡電阻，其阻值表示了軌道和大地之間的阻性耦合和電導性耦合。有關研究表明，鋼軌與大地之間的過渡電阻與通過走行軌中的電流無關，其阻值取決于軌枕和軌道緊固件的類型、軌枕下面的墊層、污染程度、氣象條件。也就是說，與走行軌流人大地的雜散電流與道床類型、軌枕和軌道緊固類型有關，并還隨污染程度、氣象條件的變化而變化。

一、雜散電流的危害

地鐵中的雜散電流是一種有害的電流，會對地鐵中的電氣設備、設施的正常運行造成不同程度的影響，還會對隧道、道床的結(jié)構鋼和附近的金屬管線造成不同程度的危害。

1．引起地鐵附近建筑物結(jié)構鋼筋、金屬管線腐蝕地鐵附近的地下金屬體埋于地下，周圍有電解質(zhì)存在，在沒有雜散電流通過時，這些金屬體所承受的滲透壓與溶解壓通常會保持平衡狀態(tài)，不會發(fā)生電化學腐蝕。但當這些金屬體中流過雜散電流時，這些金屬體所承受的滲透壓與溶解壓的平衡狀態(tài)就會被打破，就要發(fā)生電化學腐蝕。在這些情況下，會有兩種過程同時發(fā)生。如果城軌隧道、道床或其他建筑物的結(jié)構鋼筋及附近的金屬管線（如電纜、金屬管件等）長期受到雜散電流的腐蝕，就會嚴重損壞地鐵附近的各種結(jié)構鋼筋和地下金屬管線，破壞結(jié)構鋼的強度，降低其使用壽命。

2．使某些地鐵設備無法正常工作。雜散電流若流入電氣接地裝置，將引起過高的接地電位，使某些設備無法正常工作，甚至會危及人身安全。

3．給地鐵的安全運營帶來不利影響。若走行軌局部或整體對地的絕緣變差，則對大地的泄漏電流增大，地下雜散電流增大，會使鋼軌電位發(fā)生變化，進而引起鋼軌與框架之間的電位差發(fā)生變化。當鋼軌與框架的電位差達到框架保護整定一段值時，可引起電壓型框架保護報警；當鋼軌與框架電位差達到或超過框架保護整定二段值時，根據(jù)比較情況，啟動某一段延時后，如果電壓信號一直達到或超過框架保護整定二段值時，就有可能引起牽引變電所的框架保護動作。無論是框架保護報警還是框架保護動作，都將給地鐵牽引供電的安全帶來不利影響，將直接威脅地鐵的正常的運營。

4．危及地鐵乘客的安全。地鐵鋼軌除了作為牽引回流的通路與牽引變電所的負極相連外，還起屏蔽門框架保護作用而與屏蔽門相連。若走行軌某處或局部與大地間的絕緣比其他地方低，則該處的軌電位就會較低，而其他地方的軌電位會被抬高，造成部分地方的軌電位異常，甚至超過正常允許值。雖然在變電所內(nèi)安裝有軌電位限制裝置，當走行軌的電位達到其整定值時，軌電位裝置會強行將走行軌接地，以限制軌電位繼續(xù)升高，但是這樣的電位仍然會對乘客的安全構成威脅。

二、雜散電流的防護

雜散電流的防護有消極措施和積極措施之分，消極的防護措施主要包括在相關金屬裝置上添加絕緣材料或防腐金屬，下面主要討論積極的防護措施。

1．雜散電流的防護應采取“以堵為主，以排為輔，防排結(jié)合，加強監(jiān)測”的原則。以堵為主，就是隔離和控制所有可能的雜散電流泄漏途徑，減少雜散電流進入地鐵的主體結(jié)構、設備及相關設施；以排為輔，就是通過雜散電流的收集及排流系統(tǒng)，提供雜散電流返回至牽引變電所負母線的通路，防止其繼續(xù)向本系統(tǒng)外泄漏，以減少腐蝕；加強監(jiān)測，就是要有完備的雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)視、測量雜散電流的大小，為運營維護提供依據(jù)。

2．降低回路電壓，保持對地的良好絕緣在回流回路中，保持電壓降處于低值以及走行軌對地的良好絕緣，是限制雜散電流的最重要措施。為此，可以采取如下辦法：一是在可能的情況下，設計時可適當縮短變電所的位置。二是安裝平行加強回流線，也就是與走行軌并行的導線，并將其在較短距離間隔內(nèi)與走行軌連接。三是走行軌盡量選用重型軌，并焊接成長鋼軌。鋼軌接頭的電阻應小于5 m長的回流鋼軌的電阻值，以減少回流電阻。若采用短鋼軌，則應用魚尾板連接，并在道岔與轍岔的連接部位的兩根鋼軌之間加焊一根120 mm 及以上的絕緣銅電纜連接線，并應做到焊接可靠。四是鋼軌與軌枕或整體道床間采用絕緣法安裝，保證鋼軌對軌枕或整體道床的泄漏電阻不小于15Ω·km。為了達到此要求，在鋼軌與混凝土軌枕之間，在緊固螺栓、道釘與混凝土軌枕之間，在扣件與混凝土軌枕之間，采取絕緣措施，加強軌道對道床的絕緣，以減少鋼軌對地的泄漏電流。具體做法是：鋼軌下加絕緣墊、使用絕緣扣件，鋼軌采用絕緣套管固定安裝，軌枕下加絕緣墊，道岔處加強絕緣，導軌與走行軌之間加絕緣等。

3．采用隔離法，減少雜散電流的漫延。一是在條件允許的情況下，盡可能增強整體道床結(jié)構與隧道、車站間的絕緣。二是在高架橋區(qū)段，橋梁與橋墩之間加橡膠絕緣墊，實現(xiàn)橋梁內(nèi)部結(jié)構鋼筋與橋墩結(jié)構鋼筋絕緣，防止雜散電流對橋墩結(jié)構鋼筋的腐蝕。三是在盾構區(qū)間隧道，采用隔離法對盾構管片結(jié)構鋼筋進行保護。四是在過江隧道的軌道兩端設立單向?qū)ㄑb置，與其他線路單向隔離。

4．在牽引變電所。設置雜散電流排流裝置采取這種做法，可在軌道絕緣降低致使雜散電流增大時，及時通過排流裝置，使收集網(wǎng)中的雜散電流有暢通的電氣回路。但是，雜散電流排流裝置會使軌電位提高，雜散電流增大。

5．廣泛使用陰極保護，避免雜散電流的腐蝕。陰極保護是防止在被保護金屬上產(chǎn)生陽極反應，從而保護這些金屬不受雜散電流的腐蝕。

6．在日常運營中，采取各種有效措施。一是定期對全線軌道線路清掃，保持線路清潔干燥，尤其是軌道扣件及鋼軌絕緣墊，不能有易導電的物質(zhì)在鋼軌扣件和絕緣墊表面，避免由此而產(chǎn)生的軌道對地泄漏電阻的下降。二是定期檢查各雜散電流收集網(wǎng)之間的連接線、負回流電纜及均流電纜的連接是否良好，連接螺栓是否生銹等。如果這些連接部件狀態(tài)不良，則應及時進行修復。三是定期利用雜散電流綜合測試裝置，監(jiān)測整體道床結(jié)構鋼筋、車站隧道結(jié)構鋼筋、高架橋梁結(jié)構鋼筋相對周圍混凝土介質(zhì)的平均電位是否超標，以便決定是否對鋼軌回路及鋼軌泄漏電阻進行測試檢查，然后結(jié)合測試結(jié)果進行維護。

三、結(jié)語

雜散電流是一種有害的電流，在直流牽引供電系統(tǒng)中會給地鐵系統(tǒng)的設備、設施造成多方面的危害，必須對其采取防護和治理措施，以確保地鐵的安全運營。

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作者簡介：岳宏波（1978- ），男，江蘇江寧人，南京地下鐵道有限責任公司助理工程師，研究方向：高壓供電。