地鐵安裝工程中對雜散電流的處理分析

（蘭州市軌道交通有限公司，甘肅蘭州 730000）

0.引言

雜散電流又被稱為迷流，其產(chǎn)生原因是直流大電流在沿著地面鋪設(shè)的軌道傳導(dǎo)時(shí)，一部分電流會在軌道中流動，另一部分會從軌道流入大地，并且在流過大地上的一些金屬物體后，重新回到電源系統(tǒng)，在這個(gè)過程中的“另一部分”電流就被稱作雜散電流。

1.地鐵安裝工程中對雜散電流進(jìn)行處理的意義

當(dāng)前大部分地鐵的供電系統(tǒng)選用的是直流牽引供電系統(tǒng)，并且地鐵在運(yùn)行過程中所需要的電流主要來源于牽引變電所，理想狀態(tài)下，列車供電電流流動方式為變電所通過接觸網(wǎng)為列車供電，牽引電流再經(jīng)由與列車車輪相接觸的鋼軌流回變電所。但在實(shí)際運(yùn)行過程中，如果鋼軌與地面之間的絕緣質(zhì)量不夠好，那么在列車的運(yùn)行過程中不可避免地會出現(xiàn)雜散電流，雜散電流的出現(xiàn)不僅會對電力資源造成浪費(fèi)，還會對鐵軌周邊的電氣設(shè)備設(shè)施造成一定的損害。

2.地鐵安裝工程中對雜散電流進(jìn)行處理的方法

2.1 雜散電流在軌道系統(tǒng)中的防治方法

為更好地降低直流牽引供電系統(tǒng)供電方式產(chǎn)生的雜散電流，在地鐵安裝工程實(shí)施的過程中，相關(guān)工作人員可以采用以下方式，降低雜散電流產(chǎn)生的危害。

2.1.1 減小鋼軌的阻抗

在地鐵運(yùn)行的過程中，鋼軌不僅可以引導(dǎo)列車的正常運(yùn)行，還能作為牽引列車電流流動的導(dǎo)體，由功率計(jì)算公式P=I2R以及在單邊供電情況下雜散電流的計(jì)算公式可以了解到，在地鐵安裝工程中盡可能地減小鋼軌的阻抗不僅可以減少因電阻產(chǎn)生的熱功率，從而達(dá)到節(jié)約電力資源的目的，還可以有效減少向外流失的雜散電流的大小，達(dá)到提升地鐵系統(tǒng)使用壽命的目的。現(xiàn)階段，在地鐵安裝工程當(dāng)中，較為常見的減少鋼軌阻抗的方法為應(yīng)用長鋼軌，即在鋼軌的安裝過程中，鋼軌的長度越長，地鐵鋼軌整體運(yùn)用的接頭數(shù)量就越少，其整體的阻抗將會越小，在列車運(yùn)行過程中，由鋼軌回流到牽引變電所的電流越大，泄漏到大地中的雜散電流就會越小。同時(shí)，在實(shí)際施工過程中，為盡量降低接頭處產(chǎn)生的阻抗，相關(guān)工作人員在用魚尾板螺栓連接兩個(gè)鋼軌的接頭后，還需要用兩根直徑在120mm2以上的絕緣銅電纜將兩者連接起來，以便進(jìn)一步減小接頭處的阻抗。

2.1.2 以混凝土軟枕作為鋼軌的支撐

在列車運(yùn)行的過程中，電流流通回路的接觸面越大，回路導(dǎo)通的電流也將會越大，因此，為進(jìn)一步減少由鋼軌流入大地的電流，相關(guān)工作人員可以通過減小鋼軌與地面接觸面積的方式，減少雜散電流。具體來說，當(dāng)前大部分地鐵軌道主要位于地下，地下的潮濕度較高，若此時(shí)相關(guān)工作人員可以利用混凝土軟枕作為鋼軌的支撐，由于混凝土中的含水量較木枕更低，就使得混凝土軟枕的導(dǎo)電率也更低，這種施工方式，不僅可以縮小鋼軌與地面的接觸面積，還可以有效減少鋼軌由支撐點(diǎn)傳導(dǎo)至地面的電流，從而達(dá)到降低雜散電流的目的。

2.1.3 鋼軌與地面絕緣

在地鐵實(shí)際運(yùn)營過程中，鋼軌與地面之間的絕緣效果越好，鋼軌傳導(dǎo)至地面的雜散電流也將越小，為進(jìn)一步降低鋼軌傳入地面的電流，相關(guān)工作人員可以通過在鋼軌與混凝土軟枕、緊固用螺栓與混凝土軟枕、扣件與混凝土軟枕之間采用絕緣材料連接的方式，避免鋼軌流入地面的電流值過大。

2.1.4 設(shè)置雜散電流收集網(wǎng)

現(xiàn)階段，盡管大部分鋼軌與地面之間采用了各種的絕緣措施，以期進(jìn)一步減少雜散電流，但由于鋼軌本身存在一定的電阻，因此在列車運(yùn)行的過程中，電流流過鋼軌，鋼軌與地面之間不可避免地會產(chǎn)生電勢差，進(jìn)而出現(xiàn)雜散電流，在有電解質(zhì)存在的情況下，這些電流會通過大地對鐵軌周邊的金屬產(chǎn)生反應(yīng)，進(jìn)而縮短地鐵系統(tǒng)的使用壽命。為解決這一問題，相關(guān)工作人員可以在地鐵混凝土軟枕下方的道床內(nèi)設(shè)置雜散電流收集網(wǎng)，避免雜散電流對周邊設(shè)施的破壞。具體來說，當(dāng)前較為常見的雜散電流收集網(wǎng)如圖1所示，主要由上下兩排直徑為12mm的縱向鋼筋組成，每排鋼筋的數(shù)量為5，并且每隔50m，將其用一根直徑為25mm以上的橫向鋼筋以焊接的方式連接起來，并且用兩根直徑為20mm的鋼筋將上下兩根橫向的鋼筋連接到一起。在這個(gè)收集網(wǎng)中，上排的5根鋼筋不僅可以收集雜散電流，還起到了固定混凝土軟枕的作用，具體來說，在實(shí)際施工過程中，相關(guān)工作人員可以先在混凝土軟枕上打好孔，然后在安裝收集網(wǎng)時(shí)，將鋼筋穿過軟枕，最后將下排的鋼筋固定在下方的道床之中，從而達(dá)到收集雜散電流，降低雜散電流對鐵軌周邊設(shè)備破壞的目的[1]。

圖1 雜散電流收集網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 雜散電流在地鐵車站安裝中的防止方法

盡管上述措施在地鐵的實(shí)際運(yùn)營過程中可以有效減少雜散電流，但仍會有一小部分雜散電流會通過混凝土道床泄漏到外界環(huán)境當(dāng)中，進(jìn)而對外界環(huán)境中的金屬造成破壞，相關(guān)工作人員還需要采取一定的措施，降低雜散電流對車站內(nèi)安裝的各類結(jié)構(gòu)的影響，具體措施如下所述：

2.2.1 電纜橋架

為進(jìn)一步降低雜散電流對地鐵周邊電纜橋架的破壞，首先，相關(guān)工作人員可以在進(jìn)行電纜橋架金屬支架固定的過程中，采用絕緣膨脹螺栓，增加電纜橋架與車站架構(gòu)之間的阻抗，降低雜散電流對金屬支架的破壞；其次，可以應(yīng)用表面鍍有金屬鋅的電纜橋架，并且在保障連接橋架的螺栓緊密牢固的同時(shí)，采用表面積≥6mm2的銅編制軟線進(jìn)行連接；最后，在現(xiàn)場施工過程中，對于所有的非標(biāo)部件都采用焊接的方式進(jìn)行連接，若部件無法進(jìn)行焊接操作時(shí)，則需要采用可靠的接地跨界措施，降低雜散電流對電纜橋架的影響。

2.2.2 給排水管道系統(tǒng)

為進(jìn)一步降低雜散電流對給排水管道系統(tǒng)造成的破壞，首先，相關(guān)工作人員在給排水管道系統(tǒng)進(jìn)入車站前，可以通過為其增加一段長度超過2m的絕緣管道，諸如PE管或者UPVC管的方式，將給排水管道與雜散電流之間進(jìn)行隔離；其次，絕緣管道一般設(shè)置在車站外側(cè)，系統(tǒng)與主體結(jié)構(gòu)之間的距離應(yīng)在150mm以上；再次，為降低管道系統(tǒng)的維修難度，絕緣管道需要設(shè)在干燥易于查看的地點(diǎn)；最后，相關(guān)工作人員可以通過在水泵進(jìn)出口處安裝一段絕緣管的方式，保證水管系統(tǒng)與水泵——電機(jī)組之間的電氣絕緣[2]。

3.結(jié)論

在我國地鐵建設(shè)蓬勃發(fā)展的時(shí)期，雜散電流已經(jīng)成為地鐵設(shè)計(jì)、建設(shè)以及運(yùn)營過程中不可忽視的關(guān)鍵性問題之一，現(xiàn)階段，在地鐵安裝工程中，明確雜散電流的分布規(guī)律及其可能造成的危害，并對其進(jìn)行針對性處理，能夠在降低地鐵建設(shè)、運(yùn)營成本的同時(shí)，提升其運(yùn)營的安全性。