江年偉

（廣州地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)事業(yè)總部，廣東廣州510000）

0 引言

在地鐵直流牽引系統(tǒng)中，鋼軌與列車及電纜組成一個(gè)回流系統(tǒng)。當(dāng)有列車通過(guò)時(shí)，由于鋼軌自身存在阻抗，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)對(duì)地的電位差，稱之為鋼軌電位。若鋼軌電位過(guò)高，會(huì)危及人身安全及設(shè)備的正常運(yùn)行。

1 對(duì)地鐵軌電位的研究

1.1 鋼軌電位限制裝置原理

鋼軌電位限制裝置（OVPD）采用閉環(huán)控制，控制原理如下：通過(guò)監(jiān)測(cè)鋼軌電位的大小，來(lái)判斷是否需通過(guò)合閘將鋼軌和大地短接，以降低鋼軌電位，保證人身安全。

1.2 鋼軌電位限制裝置保護(hù)設(shè)置

（1）鋼軌電位小于設(shè)定值時(shí)，OVPD的直流接觸器的觸頭是斷開的。（2）鋼軌電位大于設(shè)定值時(shí)，電壓檢測(cè)系統(tǒng)控制短路裝置與大地有效短接。1）當(dāng)檢測(cè)電壓U≥90 V時(shí)，延時(shí)短接；2）當(dāng)檢測(cè)電壓U≥150 V時(shí)，瞬時(shí)短接；3）當(dāng)檢測(cè)電壓U≥600 V時(shí)，OVPD閉鎖。

1.3 軌電位相關(guān)試驗(yàn)

對(duì)軌電位做了專項(xiàng)測(cè)試，數(shù)據(jù)如表1所示。當(dāng)天09：50—17：00，高增、機(jī)場(chǎng)南軌電位動(dòng)作次數(shù)累計(jì)24次，電壓最大值達(dá)到426 V。17：00左右，高增、機(jī)場(chǎng)南因軌電位過(guò)高引起負(fù)極柜框架報(bào)警。高峰期牽引負(fù)荷增大，導(dǎo)致流經(jīng)鋼軌的電流增加，從而引起鋼軌電位升高。

2 雜散電流

2.1 雜散電流的定義

雜散電流也稱迷流，是在城市軌道交通支流牽引供電回流中產(chǎn)生的。如果有電流偏離了指定的回路方向而在非指定回路方向的導(dǎo)體內(nèi)流動(dòng)，這部分電流稱作雜散電流。

2.2 雜散電流的危害

地鐵雜散電流如果不能很好地回收，將會(huì)對(duì)地鐵站附近埋設(shè)的金屬設(shè)施產(chǎn)生嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕作用，如果不及時(shí)治理將危及地鐵站附近建筑設(shè)施的安全，造成比較大的經(jīng)濟(jì)損失。

2.3 影響雜散電流的因素

雜散電流只能以一般的雜散電流分布模型進(jìn)行推導(dǎo)，通過(guò)極端簡(jiǎn)化的假定來(lái)估算，以此理論指導(dǎo)雜散電流腐蝕問(wèn)題的處理。在不同的限定條件下，推導(dǎo)出不同的解析公式，都得出鋼軌縱向電阻和鋼軌對(duì)地電阻是影響雜散電流分布的最重要的因素。

此外，通過(guò)表2仿真試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，牽引網(wǎng)網(wǎng)壓大小、牽引變電站間距、負(fù)荷大小等等，都會(huì)對(duì)雜散電流的大小及分布產(chǎn)生影響。

2.4 雜散電流實(shí)驗(yàn)

經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得的各站軌電位和雜散電流波形如圖1所示，由圖可知，軌電位電壓超過(guò)100 V時(shí)，伴隨有較大迷流。

3 結(jié)論

通過(guò)理論分析及試驗(yàn)可以得知，軌電位異常升高的原因主要有以下幾種：（1）牽引變電所間距設(shè)計(jì)不合理；（2）同一區(qū)間牽引負(fù)荷過(guò)大；（3）OVPD短路故障；（4）回流系統(tǒng)安裝工藝存在問(wèn)題，導(dǎo)致回流不暢，引起鋼軌電位升高。

表2 變電所間距設(shè)計(jì)模擬仿真數(shù)據(jù)

圖1 軌電位電壓和迷流波形

解決“鋼軌電位過(guò)高、軌電位限制裝置頻繁動(dòng)作”的問(wèn)題，可將站內(nèi)的OVPD手動(dòng)合閘，以降低本區(qū)間鋼軌電位。若將OVPD永久接地，雖降低了本區(qū)間的鋼軌電位，卻增大了其他區(qū)間的鋼軌電位，增加了被抬升電位區(qū)段的安全隱患。當(dāng)多個(gè)變電所OVPD永久接地后，雜散電流就會(huì)形成多個(gè)環(huán)路，造成地鐵附近的金屬結(jié)構(gòu)腐蝕。故將OVPD手動(dòng)合閘不是解決鋼軌電位過(guò)高問(wèn)題的長(zhǎng)久之計(jì)。從鋼軌回流系統(tǒng)的施工工藝、設(shè)備質(zhì)量、產(chǎn)生原因進(jìn)行整治，才能解決鋼軌電位過(guò)高、迷流過(guò)大的問(wèn)題，排除其對(duì)供電設(shè)備及人身產(chǎn)生的安全隱患。

[1]王猛.直流牽引供電系統(tǒng)鋼軌電位與雜散電流分析[J].城市軌道交通研究，2005，8（3）：24-26.

[2]李振芳.地鐵雜散電流分布及在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2007.

[3]楊罡，劉明光，李娜.鋼軌電位分布模型及仿真[J].北京交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010（2）：137-141.