雜散電流在地鐵的分布和自動排流分析

李建（合肥城市軌道交通有限公司，安徽合肥 230001）

雜散電流在地鐵的分布和自動排流分析

李建
（合肥城市軌道交通有限公司，安徽合肥 230001）

隨著城市地鐵建設腳步的加快，城市地鐵的線路長度、線路復雜性程度越來越高，就需要建設更多的變電所來承擔高負荷運行，而變電所的增加也使得雜散電流出現的頻率也越來越高，很多沒有設置相應保護措施的地鐵線路都在受到雜散電流的影響，導致地鐵使用壽命減少。本文主要對地鐵中雜散電流的分布進行了分析，并對自動排流的實現進行了討論，以期能夠減少雜散電流對于地鐵的影響，保證地鐵運行安全。

雜散電流 地鐵 自動排流

雜散電流是在直流供電情況下軌道上遺留下來的電流，這些電流會直接對軌道結構鋼筋和電流造成腐蝕，直接影響地鐵和輕軌的運行安全，甚至可能會帶來嚴重的安全事故，因而如何有效對雜散電流進行控制，采取有效防護措施進行排流是地鐵建設當中的重點。

1　雜散電流的形成與危害

現在城市中的地鐵交通主要是采用直流牽引供電系統，地鐵列車在運行時電流從變電所正極出發，經過接觸軌、列車、回流軌等通道流向變電所負極，從而形成一個完整的電流通道。在理想狀態下，從正極出發多少電流那么回到負極的電流也應該是多少，但在實際運行過程中，由于外界環境當中存在有很多非絕緣體，這就使得電流在流通過程中會被外界環境中的其他導體所吸引，且隨著地鐵列車運行時間的延長，鋼軌和地面之間的電阻逐漸減少，這就使得電流在流通過程中有很多流到地面上，并且通過土壤中的一些金屬物質傳遞到大地當中，然后通過地面上的一些金屬管線和鋼筋結構再回到變電所負極上，這些泄露到地面上的電流就被稱為雜散電流。

這些雜散電流對于地鐵運營帶來的危害是非常明顯的，在回到變電所過程中會對經過的鋼筋結構、金屬部件、車站、金屬管線、行走軌等結構都造成電腐蝕作用，這種腐蝕作用日積月累給這些結構會帶來很大的影響，導致鋼筋斷裂、鋼軌變形、電纜起火等問題，嚴重影響地鐵的使用壽命，而且還有可能會發生嚴重安全事故，直接對乘車人的生命安全帶來影響。最嚴重的是打火現象，雜散電流在經過電纜時，電纜承受不住過大的電流經過，就會造成電纜起火，直接燒損電纜和絕緣保護設備，如果火勢繼續蔓延就有可能影響整個電路的運行，導致地鐵運行癱瘓，給地鐵運行安全帶來很大威脅。

2　自動排流的實現

對于雜散電流的控制主要是手段是通過排流網匯集的方法，將雜散電流通過排流網匯集起來，然后將其送回變電所負極，從而減少雜散電流對于地鐵列車和設備的影響，保證地鐵運行的安全。目前在地鐵防護措施設置當中，對于排流的方式主要有兩種，一種是固定限流電阻排流，另一種是可變限流。

固定限流電阻排流主要是采用固定電阻和二極管直接將排流固定在軌道上，這樣能夠將排流網匯集起來的雜散電流直接順著軌道的方向流回至變電所的負極母線上，實現對雜散電流的牽引和控制。但這種固定排流模式具有比較大的缺陷，在列車運行過程中，如果負荷電流過大，那么排流網和軌道之間的電位差就會升高，直接會形成欠排流的發生；如果負荷電流過小，那么列車負荷端會因電流過小而增大電壓，這時鋼軌限位裝置會自動發生動作，直接會形成過排流的發生。由此可見，固定限流電阻排流的方式在實際運行過程中并不容易控制，且容易出現過排流和欠排流問題，并不能從根本上解決雜散電流問題。因而為了有效符合電流大小來進行調節需要采用可變排流方式，也就是自動排流方式，這種排流方法的原理是通過自動調節排流柜限流電阻大小來實現雜散電流匯集排流的，這樣能夠有效避免過排流和欠排流的發生，有效控制雜散電流給地鐵運營帶來的影響。

自動排流實現的方法之一就是可以建立雜散電流檢測系統，對變電所電流和供電區間電流進行檢測，一旦檢測到大量的雜散電流通過電腦終端將指令傳輸到排流柜上，由排流柜來進行操作，如果出現欠排流或是過排流也能夠通過監測系統來及時反饋給排流柜，調節電阻大小，以免和軌道之間的電位差過大。在變電所內安裝排流柜之外還要安裝檢測裝置，將監測裝置直接安裝到排流柜面板上，這樣能夠直接對排流柜面板上的雜散電流進行監測，并且在列車軌道的各個監測點安裝相應的傳感器和信號轉接器，將監測到的數據傳遞到監測裝置當中，監測裝置再傳遞給排流柜，排流柜會根據傳遞過來的極化電位大小來判斷當前是否存在腐蝕問題，如果存在則需要加大排流匯集，有效控制雜散電流的影響。在系統設置上為了保護監測系統和排流柜的電流回路不受影響，可以采用IGBT型絕緣雙極晶體管，減少外界電流對系統回路的傷害，并且可以在其外在加設監測電路，以有效確保監測系統的安全。對于自動排流柜的設置上則可以用單片機進行控制來實現排流柜的動作操作。在自動排流柜運行過程中，其主要是通過判斷極化電位的大小來調節排流，因而需要監測裝置將極化電位大小傳遞到排流柜控制器上，然后由控制器發出指令來命令IGBT晶體管運行實現對軌道上雜散電流的智能排流功能。終端系統通過對地鐵極化電位、電極本體電位和結構鋼電位的檢測和對比，判斷是否需要進行智能排流調節，然后將數據通過測量電纜傳遞到末端傳感器上，傳感器再將數據傳送到監測裝置上，監測裝置根據終端傳遞過來的電位數據可以自動推斷出區間內雜散電流的分布情況，并且根據雜散電流分布來發出相應的指令給排流柜，排流柜最終發生動作，實現對地鐵間分布的雜散電流的控制。

3　結語

對于地鐵中的雜散電流主要措施在于防護和排流，通過建設自動排流柜來實現雜散電流排流，將多余的電流排出軌道，從而減少雜散電流對地鐵運行的影響，保證地鐵運行的安全。同時地鐵運營維護人員還應該加強對雜散電流的檢測，及時將檢測到的雜散電流數據反饋到排流柜上，實現對雜散電流的實時監控，這樣才能有效控制雜散電流的擴散和影響。

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