地鐵場段雜散電流測試分析

黃慶鋒

（寧波軌道交通集團有限公司建設分公司，浙江 寧波 315000）

目前，在城市軌道交通地鐵列車供電普遍采用直流牽引供電方式，在這種供電方式中，列車直流牽引系統采用正極接觸網，走行軌兼作為回流通路。由于走行軌對地不可能完全絕緣，有部分電流經鋼軌泄漏到道床及周圍土壤中，再由大地流回鋼軌并返回到牽引變電所，從而形成了地鐵雜散電流。長期的雜散電流，將對埋地金屬造成嚴重的腐蝕，由雜散電流引起的過高接地電位也可能導致某些設備無法正常工作，此外雜散電流引起過高的對地電位也會危及人員的安全。因此，研究雜散電流分布并采取相應的防護措施，對地鐵的建設、運營、維護都有十分重要的現實意義。

為了掌握地鐵車場牽引回流的泄漏情況和金屬結構受雜散電流腐蝕的程度，研究雜散電流的分布情況，需設置合理的測試點。為此，選擇在場段的臨時接地線，臨時掛接地線股道旁隔離開關處架空地線，變電所電纜夾層內強電接地母排各電纜、接地扁鋼，庫前單向導通裝置，出入段線架空地線等位置進行測量。

1 測試方法

本測量項目配置多臺測試箱并配套相關軟件以完成數據自動測量、記錄、存儲。電流測量均采用霍爾電流傳感器。每個測試位置設置1臺數據采集箱，根據各測試點被測量對象配置相應數量的采樣通道，對測量點采樣模塊進行通道配置，通道配置與被測量對象相互對應。每個測試點數據采樣頻率為120 次/min。測試前，本項目所有數據采集設備均做對時處理。采樣存儲的數據支持U盤/FTP協議導出，支持EXCEL軟件瀏覽。采用霍爾傳電流傳感器測量如圖1所示。

圖1 采用霍爾傳電流傳感器測量原理圖

2 數據采集

（1）地鐵場段庫內臨時掛接地線電流測試。其原理示意圖如圖2所示。A、B端電流如表1所示，電流波形如圖3、4所示，測試如圖5所示。

圖2 庫內掛接地線原理示意圖

表1 臨時掛接地線A端、B端電流最值數據統計表/A

圖4 停車場L5股道掛接地線B端電流24 h趨勢圖

圖5 庫內掛接地線電流測試圖

測試結結果表明，地鐵運營時段，臨時掛接地線時有大量的雜散電流，最大值達到400 A。

（2）地鐵場段庫前單向導通裝置電流測試，可得如表2所示，并與同一時段臨時地線電流趨勢對比如圖6所示。

表2 停車場庫前單導裝置電流極值數據統計表/A

圖6 同一時段臨時地線電流與其對應的庫前單導電流趨勢對比圖

（3）地鐵場段庫內掛接地線L5股道旁架空地線電流測試如圖7所示，庫內L5股道旁架空地線電流極值數據統計表如表3所示，并與同一時段臨時地線電流趨勢對比如圖8所示。

圖7 庫內L5股道旁架空地線雜散電流測試圖

表3 庫內L5股道旁架空地線電流極值數據統計表/A

圖8 同一時段臨時地線電流與其對應股道旁架空地線電流趨勢對比圖

測量結果表明，隔離開關接地刀合閘并掛接臨時地線時，其連接結構立柱架空地線回路存在雜散電流。

（4）地鐵場段出入段線旁架空地線電流測試，可知段電流如表4所示。

表4 地鐵場段出入段線旁架空地線電流極值數據統計表/A

測試結果表明，庫內掛接地線時，有來自正線架空地線的雜散電流流入庫內。

（5）地鐵場段出入段線單向導通裝置電流測試電流如表5所示，并對其分析可得結果如圖9所示。

表5 場段出入段線單導數據極值統計表/A

圖9 出入段線單向導通裝置電流數據分布圖

測量結果表明，出入段線單導裝置存在雜散電流從場段流回正線的現象，時間較長且電流值可達100 A以上；當晶閘管觸發導通時，存在正線流向場段的雜散電流。

（6）庫內變電所電纜夾層電流測試示意圖如圖10所示，電流如表6所示。

圖10 庫內變電所電纜夾層雜散電流測試示意圖

表6 庫內變電所電纜夾層電流極值數據統計表/A

測試結果表明，泄露到庫內變電所電纜夾層雜散電流較小。

3 地鐵場段雜散電流測試結果分析

根據測試數據分析，正線泄漏的雜散電流，在大地中流動，在地鐵場段鋼軌絕緣薄弱的地方流入場段鋼軌，然后再經單向導通裝置流回至牽引變電所。運營時段，地鐵場段內雜散電流瞬時值可達到400 A以上。

由于本次測試場段內的隔離開關為帶地刀三工位結構，掛接地線時，接觸網、鋼軌、架空地線均與地網連通，部分從正線泄漏的雜散電流也可能經過架空地線流入場段，在場段內鋼軌絕緣薄弱的地方流入鋼軌，然后再經單導流入牽引變電所。

4 結語

（1）地鐵車輛段、停車場的隔離開關不能采用帶地刀三工位結構。如果在段內一側掛接臨時短路接地線（網-軌短接）時，無論場段內還是場段外的雜散電流都會經過“地-隔離開關地刀-接觸網-臨時短路接地線-鋼軌-牽引變電所”流通，所以就出現了臨時接地線打火和嚴重發熱的狀況。

（2）為避免因場段庫內隔離開關接地刀合閘而造成雜散電流泄漏，建議對庫內手動隔離開關接地刀進行絕緣安裝，接地刀通過電纜與鋼軌連通，不再與接地回路連通。

（3）可將出入段線單向導通裝置進行優化設置，即在有車輛通過時將其導通，而無車輛通過時將其斷開。這樣相當于切斷了正線與場段雜散電流的主要通路，使雜散電流盡量流回就近的牽引變電所。