城市軌道交通設(shè)施雜散電流的防護

岳世巖

摘 要：隨著城市化水平的不斷提高，軌道交通在城市基礎(chǔ)設(shè)施中扮演著關(guān)鍵角色，但是由于其運行會產(chǎn)生一定的雜散電流，進而導致各種建筑設(shè)備等金屬物體產(chǎn)生電化學腐蝕，最終對其使用性能及安全性能產(chǎn)生較大的影響。所以為了確保城市安全穩(wěn)定的發(fā)展，有必要加強對軌道交通中產(chǎn)生的雜散電流采取科學合理的防護手段。本文簡單介紹了雜散電流的產(chǎn)生機理及危害，同時論述了雜散電流防護技術(shù)措施和雜散電流的監(jiān)測，希望可以對相關(guān)工作的開展提供幫助。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;雜散電流;機理危害;措施;監(jiān)測

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.089

1 雜散電流的產(chǎn)生機理及危害

雜散電流本質(zhì)上可以被認為是一種有害電流，通常產(chǎn)生于軌道運輸電力牽引系統(tǒng)、應(yīng)急保護系統(tǒng)以及高壓輸變電系統(tǒng)。現(xiàn)階段我國的列車牽引動力系統(tǒng)通常使用的是直流供電，其電壓一般為DC750V或DC1500V。以電力為驅(qū)動動力，牽引系統(tǒng)通過變電所來向列車進行電能的傳輸，列車通過走行軌實現(xiàn)回流。直流供電系統(tǒng)因為其走行軌自身存在一定的電阻，而且還無法做到完全絕緣，所以當回流電流流過走行軌時，其會出現(xiàn)一定的電壓下降，進而形成一定的電壓差，這會造成某一部分電流泄漏到土壤，通常該電流被稱作雜散電流。

一般來說，雜散電流具備一定的集中特點，如果出現(xiàn)砸散電流流過時，會通過某些金屬管件而流至回流點，然后通過土壤重新進入回流軌。所以說回流軌附近的導電物體會在雜散電流的作用下出現(xiàn)較劇烈的電解腐蝕，進而被破壞了原有的金屬結(jié)構(gòu)和性能，嚴重縮短了其使用周期。如果雜散電流和某些電氣裝置相連，還會造成裝置的電位提高，進而使得該設(shè)備無法正常使用，甚至還會影響到人的生命安全。在具體的操作過程中，如果砸散電流有較大幅度的提升，將會使得鋼軌電位產(chǎn)生改變，進而可能會導致電位異常，這對軌道交通的安全行駛是十分不利的。

2 雜散電流防護技術(shù)措施

2.1 限制雜散電流產(chǎn)生的方法

2.1.1 降低回流系統(tǒng)阻抗

通常來說，城市軌道交通的列車一般所采用的是長軌，通過焊接的方法將其連接成一個整體，而且具有一定的連續(xù)性，這樣能夠有效降低回流阻抗。一般行車區(qū)域可能采取短軌的方式進行連接，連接方式多采用魚尾板螺栓，這時要在兩個短軌之間用銅芯電纜進行有效連接，確保其具有通暢的電氣連接性，避免產(chǎn)生較大的電位差，從而使得鋼軌電阻較小。一般針對道岔跳線多使用雙連接線，這樣能夠確保連接端的穩(wěn)定性，使得接頭電阻小于鋼軌電阻。

2.1.2 增大鋼軌泄漏過渡電阻

列車的出行軌道多使用絕緣法進行安裝，無論是軌道和軌枕還是扣件和軌枕之間都可以進行絕緣化處理，從而有效提高整個鋼軌對于大地的絕緣能力，避免鋼軌出現(xiàn)電流泄漏的現(xiàn)象。另外還要確保整個軌道交通形成中的清潔、干燥。可以考慮在車站和U形槽、橋梁和車場等區(qū)域范圍內(nèi)加裝一定的排水設(shè)備，從而使得鋼軌泄漏電阻增加，避免雜散電流的傳播。

2.2 正線雜散電流腐蝕防護方法

2.2.1 設(shè)置雜散電流主收集監(jiān)測網(wǎng)

在開展對雜散電流的防護工作過程中，有關(guān)單位能夠通過整體道床、結(jié)構(gòu)鋼筋的穩(wěn)定電氣連接來實現(xiàn)雜散電流的監(jiān)測網(wǎng)。整體道床一般都是通過鋼筋網(wǎng)澆筑成型，能夠?qū)⒄麄€結(jié)構(gòu)軌道網(wǎng)進行穩(wěn)定連接，確保電器連接的穩(wěn)定性，進而實現(xiàn)雜散電流主收集監(jiān)測網(wǎng)，避免雜散電流對道床內(nèi)結(jié)構(gòu)鋼筋產(chǎn)生電化學腐蝕，也能夠阻止雜散電流進行傳播。另外要強調(diào)的是，收集監(jiān)測網(wǎng)一定要具備截面要求。一般針對軌道高架范圍，可以采取承軌臺或者帶減震墊的整體道床。這種形成穩(wěn)定一體的結(jié)構(gòu)鋼軌將會有著比較穩(wěn)定的電氣連接，從而有利于雜散電流主收集監(jiān)測網(wǎng)的形成，對于結(jié)構(gòu)鋼筋還能夠起到一定的保護作用。

2.2.2 設(shè)置雜散電流輔助監(jiān)測網(wǎng)

前文說到通過形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)雜散電流組收集監(jiān)測網(wǎng)，而通過地下車站結(jié)構(gòu)鋼筋的穩(wěn)定連接則可以實現(xiàn)輔助收集網(wǎng)。一般在地下和地面范圍時，通過車站、隧道以及U形槽來形成相對穩(wěn)定的電氣連接，進而實現(xiàn)輔助監(jiān)測網(wǎng)。如果是在高架橋軌道區(qū)域，則可以通過焊接的方法來實現(xiàn)輔助監(jiān)測網(wǎng)，進而減少各大導電結(jié)構(gòu)及設(shè)備受到雜散電流的影響，同時也能夠避免雜散電流再進一步向外發(fā)生擴散。

2.3 通信信號系統(tǒng)設(shè)備的防護

通信信號設(shè)備在整個軌道交通的運行過程中具有關(guān)鍵作用，任何相關(guān)通信設(shè)備的外殼一定要和接地扁鋼進行穩(wěn)定連接，同時還不可以和鋼軌有電氣連接，進而保證整個通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，同時還要保證和道床或者主體結(jié)構(gòu)鋼筋之間進行徹底絕緣。在對軌道內(nèi)部的其他設(shè)備進行安裝時，也要注意和結(jié)構(gòu)鋼筋的絕緣性，確保其接地裝置穩(wěn)定可靠。

3 雜散電流腐蝕的監(jiān)測

一般在開展雜散電流的防護工作時都會要求加強對砸散電流腐蝕的有效監(jiān)測，從而能夠及時的做到預(yù)防，這也是目前工作的主要核心。結(jié)合現(xiàn)代化的技術(shù)、新型材料的普及以及加工工藝水平的不斷提高，越來越多的學者開始對排流設(shè)計進行了更加深入的研究，所以還應(yīng)加強對于在雜散電流監(jiān)測方面的有效研究。雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)能夠更加精準的為軌道交通的安全運行提供可靠的數(shù)據(jù)參考，同時還有助于后期維護和保養(yǎng)工作的開展。

因為雜散電流無法直接進行測量，一般工作人員多采用間接測量的方法即測量極化電壓來確定雜散電流對電氣設(shè)備的破壞情況。如果相關(guān)電氣設(shè)備表面產(chǎn)生的泄漏電流越多，則其受雜散電流的影響也就越大，所以能夠利用測量電氣結(jié)構(gòu)體表面產(chǎn)生泄漏電流的密度來確定腐蝕程度。但因為在具體應(yīng)用過程中電流密度也無法準確的進行直接測量，只能利用測量結(jié)構(gòu)件電位極化所產(chǎn)生的偏移來確定電流泄漏的密度。

4 結(jié)束語

綜上所述，雜散電流對于軌道交通設(shè)施而言是一種有害電流，所以應(yīng)加強對雜散電流的有效防護。通過采取科學合理的防護手段來有效保證城市軌道交通的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1]譚建紅，張勝濤，曹阿林等.土壤環(huán)境中鋼的雜散電流腐蝕研究[J].材料導報，2011，25（02）：107-110.

[2]吳祥祖，張慶賀，高位平.地鐵雜散電流產(chǎn)生機理及其防護措施[J].建筑安全，2003（05）：28-30.

[3]劉擁政.地鐵雜散電流防護系統(tǒng)故障原因及對策[J].城市軌道交通研究，2010（07）：79-81.