地铁直流牵引供电系统杂散电流分析

摘 要：我国现在城市的中地铁建设水平越来越先进，但是随着技术的进步，新的问题也会在这个时候产生，所以也就要求我们必须从最初的环节开始进行地铁建设优化。所以本文主要介绍了地铁的主要问题杂散电流的产生、危害及防止措施。

关键词：直流供电 供电系统 杂散电流 防治措施

中图分类号：TN919.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0106-02

随着现代科技的快速发展，人们都对速度的要求越来越严格，我们的技术也越来越先进，并且有了相当大的发展。城市内部的交通也在逐步的更新换代，所以一些大城市已经有了技术更加先进的地铁，但是随着地铁的普及，一些技术上的问题也逐渐的显露出来，其中地铁直流供电牵引系统中的杂散电流问题受到了重视。现在我们国家技术部门已经对杂散电流防护的设计、施工、运营等方面已经有了一定的措施。

1 杂散电流的重要性分析

现在的社会，一些大城市越来越拥挤，人们上下班也成为大问题，我甚至觉自行车在那个地方应该是最好的选择。所以本着缓解城市交通的出发点，立交桥的数量不断增加，而且地铁也越来越多的出现在人们的视野当中，这对缓解城市的交通压力有着跨时代的意义，也有着科学发展的现实意义，也代表了城市轨道的发展。地铁运行安全、承载量大、运载量大，城市居民对其十分青睐。但是地铁的建设需要较高水平的技术支撑，工程人员必须对直流牵引系统进行严格的分析，知道地铁运行时的电流额度，确定好变电所安排位置，其中的最主要的环节就是要检查出接触电网的电压是否可以带动机车的运行。直流牵引供电系统也会产生杂散电流，具有非常强的破坏性。单从金属腐蚀方面来讲，杂散电流会对地表以下的钢筋、地下管线产生腐蚀，从而造成金属流失，这最初带来的危害并不是非常明显，但是一旦达到一定的程度就会将危险无限放大，就会对地铁造成破坏，甚至对群众的生命安全产生极大的威胁。还会对混凝土的整体性造成破坏，对混凝土内部的钢筋结构造成腐蚀，对城市居民造成一定的困扰，而且很难解决，所以对于直流牵引供电系统的杂散电流的分析与控制非常重要。

2 直流牵引供电系统杂散电流的产生

地铁供电系统一般由外部电源、主变电所、牵引供电系统、动力照明供电系统、电力监控系统组成。其中的牵引供电系统是地铁供电系统的中的一大部分，主要由牵引变电所和牵引网组成。但是我们国内的地铁供电系统一般都是直流供电系统，主要包括整流组、直流开关组等设施。这些设施的增加为杂散电流的产生创造了条件，当回流电路工作时，一部分电流就会被浪费掉，因为地铁轨道还没有实现与地面的绝对绝缘，所以直流牵引电流在回流时，不会全部回到变电所，就这样，一部分电流杂散后消失在了地表。杂散电流在金属与电解质之间的流动会对金属产生一定的影响，电化学腐蚀是最直接的一个过程，因为杂散电流在金属和电解质中间流动时，会使金属失去电子成为金属离子，所以会产生金属的电化学腐蚀。杂散电流的产生本身就是由于两个电位导致的结果，自然而然的就使金属物质成了阳极地带，而地下电位就成了阴极地带，电流的腐蚀就无法避免。而且杂散电流还有一定的危险性，在工作时产生的杂散电流使一些设备具有了过高的接地电位，这一部分设备在运行时，可能就会出现一些故障，而使它不能正常的运行。而它所产生的过电电压又可能危害人的生命，另外它的腐蚀性又会对设备产生威胁，影响使用寿命。

3 影响杂散电流的因素

（1）牵引变电所之间的距离。杂散电流的大小通俗来讲是与牵引变电所之间的距离成正比。因为牵引变电所之间的距离会造成电流的流失，随着距离的增长，电流流失也会增加，所以杂散电流也就越大，这就要求在设置变电所时，必须要合理适当。

（2）地铁电流的大小。钢轨的电压会影响杂散电流的流失速度，改变其大小，电压越高杂散电流越大。当地铁的电流增加时，钢轨的电压就会变大，而且这个时候整流器回流点的电压值是负最大值，就会使杂散电流的腐蚀强度达到最大值。所以一定要合理设置地铁电流。

（3）过渡电阻。《地下铁道电流腐蚀防护技术规程》中规定对于新建地铁的过渡电阻必须在15Ω・km以上，运行状态下的过渡电阻要在3Ω・km之上。如果过渡电阻过小，杂散电流会很大，造成非常大的腐蚀作用。但是在2～20Ω・km时，杂散电流就会变得非常小，危害程度会明显下降。

（4）地铁的接地问题。地铁的接地问题也是产生杂散电流的一个主要原因。车站综合接地网，现在地铁的设计主要采用的就是“外引接地，绝缘引入”。即在车站的结构打接地网，与大地直接相通，这是为了人们的安全在车站周围，把一切电气设备保护接地，而且也有具体的阻值要求，不大于0.5Ω。地下结构钢筋，它主要包括车站主体结构钢筋、区间整体道床和盾构结构钢筋，他们按照一定的顺序组成了法拉第笼屏蔽层。理论上来讲，地下结构通过防水层与大地隔离，因为非常干燥的混凝土电阻非常大，而且通常来讲，结构钢筋不应与大地连通。所以他的电阻率是非常大的，混凝土的含水量从未超过4%，北京地铁1号线在实际测试中没有超过0.5Ω。现在国内设计上规定是不可以相通的，但是在实际运营中却是相通的，这也是一个问题。

4 杂散电流的防止措施

通过前面的分析我们发现地铁的牵引电流、供电距离、过渡电阻会直接影响杂散电流的大小。与牵引电流和供电距离成正比，所以做好杂散电流的防止措施，就要与保证他们的有效控制。

（1）缩短牵引供电所的距离。杂散电流的大小与牵引供电所的距离成正比，距离越大，杂散电流返回轨道的区域就越大，紧随着它的触电电压就会变高，杂散电流也就会增大，造成腐蚀情况更加严重的后果，减小供电距离，就可以有效的降低接触电压的电压大小，就可以保证杂散电流控制啦。

（2）控制地铁列车的取流。列车的取流大小与钢轨的电压大小有着直接的关系，取流值越大，就会造成越大的杂散电流，轨道电位越小越可以减少电流的流失，很多情况下都可以通过减小轨道电阻率来减少杂散电流值，所以通过减少列车的电流，降低钢轨的电压，来减小杂散电流，这也是一种减小杂散电流的有效途径。

（3）增大过渡电阻。地铁需要构建地下隧道，其排水性能必须保持流畅，不能在附近的隧道内出现积水或漏水现象，地铁轨道一般为钢轨，有积水或者有水的地方，都可能腐蚀轨道，所以在道床上一般都用一些不易腐蚀的物体，而且必须做好轨枕的绝缘，这样也可以增大过渡电阻，因为过渡电阻对直流牵引供电系统中的杂散电流影响很大，所以这也是防止杂散电流的有效办法。

5 结语

通过以上分析，城市地铁直流牵引供电系统分散电流的防护实施已经受到了重视，这直接威胁了地铁长久使用的安全性，所以在这个问题上必须要有严格的要求，并且从前期建设就要开始控制。在一些技术性环节上下功夫，从最基本的结构钢筋的使用，合理的设计结构钢筋的截面面积，在结构钢的绝缘问题，要特别注意，一定要按工程要求实施工作。在地铁进入运行时，工作人员的维护工作也要做的特别好，重视杂散电流稳定性监测和控制，要及时处理所检测的杂散电流数据，将杂散电流的危害降到最低。

参考文献

[1] 曹晓斌，吴广宁，付龙海，等.地铁杂散电流的危害及其防治[J].电气化铁道，2006（4）.

[2] 裴古英.地铁（轻轨）杂散电流分布式在线监测系统设计[J].信息技术，2008（7）.

[3] 江洪泽.基于先进通信网络的杂散电流监测系统―― 南京地铁1号线杂散电流监测系统技术改造[J].现代城市轨道交通，2007（2）.