地鐵直流牽引供電系統雜散電流分析

楊逐

摘 要：我國現在城市的中地鐵建設水平越來越先進，但是隨著技術的進步，新的問題也會在這個時候產生，所以也就要求我們必須從最初的環節開始進行地鐵建設優化。所以本文主要介紹了地鐵的主要問題雜散電流的產生、危害及防止措施。

關鍵詞：直流供電 供電系統 雜散電流 防治措施

中圖分類號：TN919.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（b）-0106-02

隨著現代科技的快速發展，人們都對速度的要求越來越嚴格，我們的技術也越來越先進，并且有了相當大的發展。城市內部的交通也在逐步的更新換代，所以一些大城市已經有了技術更加先進的地鐵，但是隨著地鐵的普及，一些技術上的問題也逐漸的顯露出來，其中地鐵直流供電牽引系統中的雜散電流問題受到了重視。現在我們國家技術部門已經對雜散電流防護的設計、施工、運營等方面已經有了一定的措施。

1 雜散電流的重要性分析

現在的社會，一些大城市越來越擁擠，人們上下班也成為大問題，我甚至覺自行車在那個地方應該是最好的選擇。所以本著緩解城市交通的出發點，立交橋的數量不斷增加，而且地鐵也越來越多的出現在人們的視野當中，這對緩解城市的交通壓力有著跨時代的意義，也有著科學發展的現實意義，也代表了城市軌道的發展。地鐵運行安全、承載量大、運載量大，城市居民對其十分青睞。但是地鐵的建設需要較高水平的技術支撐，工程人員必須對直流牽引系統進行嚴格的分析，知道地鐵運行時的電流額度，確定好變電所安排位置，其中的最主要的環節就是要檢查出接觸電網的電壓是否可以帶動機車的運行。直流牽引供電系統也會產生雜散電流，具有非常強的破壞性。單從金屬腐蝕方面來講，雜散電流會對地表以下的鋼筋、地下管線產生腐蝕，從而造成金屬流失，這最初帶來的危害并不是非常明顯，但是一旦達到一定的程度就會將危險無限放大，就會對地鐵造成破壞，甚至對群眾的生命安全產生極大的威脅。還會對混凝土的整體性造成破壞，對混凝土內部的鋼筋結構造成腐蝕，對城市居民造成一定的困擾，而且很難解決，所以對于直流牽引供電系統的雜散電流的分析與控制非常重要。

2 直流牽引供電系統雜散電流的產生

地鐵供電系統一般由外部電源、主變電所、牽引供電系統、動力照明供電系統、電力監控系統組成。其中的牽引供電系統是地鐵供電系統的中的一大部分，主要由牽引變電所和牽引網組成。但是我們國內的地鐵供電系統一般都是直流供電系統，主要包括整流組、直流開關組等設施。這些設施的增加為雜散電流的產生創造了條件，當回流電路工作時，一部分電流就會被浪費掉，因為地鐵軌道還沒有實現與地面的絕對絕緣，所以直流牽引電流在回流時，不會全部回到變電所，就這樣，一部分電流雜散后消失在了地表。雜散電流在金屬與電解質之間的流動會對金屬產生一定的影響，電化學腐蝕是最直接的一個過程，因為雜散電流在金屬和電解質中間流動時，會使金屬失去電子成為金屬離子，所以會產生金屬的電化學腐蝕。雜散電流的產生本身就是由于兩個電位導致的結果，自然而然的就使金屬物質成了陽極地帶，而地下電位就成了陰極地帶，電流的腐蝕就無法避免。而且雜散電流還有一定的危險性，在工作時產生的雜散電流使一些設備具有了過高的接地電位，這一部分設備在運行時，可能就會出現一些故障，而使它不能正常的運行。而它所產生的過電電壓又可能危害人的生命，另外它的腐蝕性又會對設備產生威脅，影響使用壽命。

3 影響雜散電流的因素

（1）牽引變電所之間的距離。雜散電流的大小通俗來講是與牽引變電所之間的距離成正比。因為牽引變電所之間的距離會造成電流的流失，隨著距離的增長，電流流失也會增加，所以雜散電流也就越大，這就要求在設置變電所時，必須要合理適當。

（2）地鐵電流的大小。鋼軌的電壓會影響雜散電流的流失速度，改變其大小，電壓越高雜散電流越大。當地鐵的電流增加時，鋼軌的電壓就會變大，而且這個時候整流器回流點的電壓值是負最大值，就會使雜散電流的腐蝕強度達到最大值。所以一定要合理設置地鐵電流。

（3）過渡電阻。《地下鐵道電流腐蝕防護技術規程》中規定對于新建地鐵的過渡電阻必須在15Ω·km以上，運行狀態下的過渡電阻要在3Ω·km之上。如果過渡電阻過小，雜散電流會很大，造成非常大的腐蝕作用。但是在2～20Ω·km時，雜散電流就會變得非常小，危害程度會明顯下降。

（4）地鐵的接地問題。地鐵的接地問題也是產生雜散電流的一個主要原因。車站綜合接地網，現在地鐵的設計主要采用的就是“外引接地，絕緣引入”。即在車站的外圍結構打接地網，與大地直接相通，這是為了人們的安全在車站周圍，把一切電氣設備保護接地，而且也有具體的阻值要求，不大于0.5Ω。地下結構鋼筋，它主要包括車站主體結構鋼筋、區間整體道床和盾構結構鋼筋，他們按照一定的順序組成了法拉第籠屏蔽層。理論上來講，地下結構通過防水層與大地隔離，因為非常干燥的混凝土電阻非常大，而且通常來講，結構鋼筋不應與大地連通。所以他的電阻率是非常大的，混凝土的含水量從未超過4%，北京地鐵1號線在實際測試中沒有超過0.5Ω。現在國內設計上規定是不可以相通的，但是在實際運營中卻是相通的，這也是一個問題。

4 雜散電流的防止措施

通過前面的分析我們發現地鐵的牽引電流、供電距離、過渡電阻會直接影響雜散電流的大小。與牽引電流和供電距離成正比，所以做好雜散電流的防止措施，就要與保證他們的有效控制。

（1）縮短牽引供電所的距離。雜散電流的大小與牽引供電所的距離成正比，距離越大，雜散電流返回軌道的區域就越大，緊隨著它的觸電電壓就會變高，雜散電流也就會增大，造成腐蝕情況更加嚴重的后果，減小供電距離，就可以有效的降低接觸電壓的電壓大小，就可以保證雜散電流控制啦。

（2）控制地鐵列車的取流。列車的取流大小與鋼軌的電壓大小有著直接的關系，取流值越大，就會造成越大的雜散電流，軌道電位越小越可以減少電流的流失，很多情況下都可以通過減小軌道電阻率來減少雜散電流值，所以通過減少列車的電流，降低鋼軌的電壓，來減小雜散電流，這也是一種減小雜散電流的有效途徑。

（3）增大過渡電阻。地鐵需要構建地下隧道，其排水性能必須保持流暢，不能在附近的隧道內出現積水或漏水現象，地鐵軌道一般為鋼軌，有積水或者有水的地方，都可能腐蝕軌道，所以在道床上一般都用一些不易腐蝕的物體，而且必須做好軌枕的絕緣，這樣也可以增大過渡電阻，因為過渡電阻對直流牽引供電系統中的雜散電流影響很大，所以這也是防止雜散電流的有效辦法。

5 結語

通過以上分析，城市地鐵直流牽引供電系統分散電流的防護實施已經受到了重視，這直接威脅了地鐵長久使用的安全性，所以在這個問題上必須要有嚴格的要求，并且從前期建設就要開始控制。在一些技術性環節上下功夫，從最基本的結構鋼筋的使用，合理的設計結構鋼筋的截面面積，在結構鋼的絕緣問題，要特別注意，一定要按工程要求實施工作。在地鐵進入運行時，工作人員的維護工作也要做的特別好，重視雜散電流穩定性監測和控制，要及時處理所檢測的雜散電流數據，將雜散電流的危害降到最低。

參考文獻

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