地鐵直流牽引供電系統(tǒng)雜散電流分析

楊逐

摘 要：我國現(xiàn)在城市的中地鐵建設(shè)水平越來越先進(jìn)，但是隨著技術(shù)的進(jìn)步，新的問題也會在這個(gè)時(shí)候產(chǎn)生，所以也就要求我們必須從最初的環(huán)節(jié)開始進(jìn)行地鐵建設(shè)優(yōu)化。所以本文主要介紹了地鐵的主要問題雜散電流的產(chǎn)生、危害及防止措施。

關(guān)鍵詞：直流供電 供電系統(tǒng) 雜散電流 防治措施

中圖分類號：TN919.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（b）-0106-02

隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，人們都對速度的要求越來越嚴(yán)格，我們的技術(shù)也越來越先進(jìn)，并且有了相當(dāng)大的發(fā)展。城市內(nèi)部的交通也在逐步的更新?lián)Q代，所以一些大城市已經(jīng)有了技術(shù)更加先進(jìn)的地鐵，但是隨著地鐵的普及，一些技術(shù)上的問題也逐漸的顯露出來，其中地鐵直流供電牽引系統(tǒng)中的雜散電流問題受到了重視?，F(xiàn)在我們國家技術(shù)部門已經(jīng)對雜散電流防護(hù)的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營等方面已經(jīng)有了一定的措施。

1 雜散電流的重要性分析

現(xiàn)在的社會，一些大城市越來越擁擠，人們上下班也成為大問題，我甚至覺自行車在那個(gè)地方應(yīng)該是最好的選擇。所以本著緩解城市交通的出發(fā)點(diǎn)，立交橋的數(shù)量不斷增加，而且地鐵也越來越多的出現(xiàn)在人們的視野當(dāng)中，這對緩解城市的交通壓力有著跨時(shí)代的意義，也有著科學(xué)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)意義，也代表了城市軌道的發(fā)展。地鐵運(yùn)行安全、承載量大、運(yùn)載量大，城市居民對其十分青睞。但是地鐵的建設(shè)需要較高水平的技術(shù)支撐，工程人員必須對直流牽引系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的分析，知道地鐵運(yùn)行時(shí)的電流額度，確定好變電所安排位置，其中的最主要的環(huán)節(jié)就是要檢查出接觸電網(wǎng)的電壓是否可以帶動(dòng)機(jī)車的運(yùn)行。直流牽引供電系統(tǒng)也會產(chǎn)生雜散電流，具有非常強(qiáng)的破壞性。單從金屬腐蝕方面來講，雜散電流會對地表以下的鋼筋、地下管線產(chǎn)生腐蝕，從而造成金屬流失，這最初帶來的危害并不是非常明顯，但是一旦達(dá)到一定的程度就會將危險(xiǎn)無限放大，就會對地鐵造成破壞，甚至對群眾的生命安全產(chǎn)生極大的威脅。還會對混凝土的整體性造成破壞，對混凝土內(nèi)部的鋼筋結(jié)構(gòu)造成腐蝕，對城市居民造成一定的困擾，而且很難解決，所以對于直流牽引供電系統(tǒng)的雜散電流的分析與控制非常重要。

2 直流牽引供電系統(tǒng)雜散電流的產(chǎn)生

地鐵供電系統(tǒng)一般由外部電源、主變電所、牽引供電系統(tǒng)、動(dòng)力照明供電系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)組成。其中的牽引供電系統(tǒng)是地鐵供電系統(tǒng)的中的一大部分，主要由牽引變電所和牽引網(wǎng)組成。但是我們國內(nèi)的地鐵供電系統(tǒng)一般都是直流供電系統(tǒng)，主要包括整流組、直流開關(guān)組等設(shè)施。這些設(shè)施的增加為雜散電流的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件，當(dāng)回流電路工作時(shí)，一部分電流就會被浪費(fèi)掉，因?yàn)榈罔F軌道還沒有實(shí)現(xiàn)與地面的絕對絕緣，所以直流牽引電流在回流時(shí)，不會全部回到變電所，就這樣，一部分電流雜散后消失在了地表。雜散電流在金屬與電解質(zhì)之間的流動(dòng)會對金屬產(chǎn)生一定的影響，電化學(xué)腐蝕是最直接的一個(gè)過程，因?yàn)殡s散電流在金屬和電解質(zhì)中間流動(dòng)時(shí)，會使金屬失去電子成為金屬離子，所以會產(chǎn)生金屬的電化學(xué)腐蝕。雜散電流的產(chǎn)生本身就是由于兩個(gè)電位導(dǎo)致的結(jié)果，自然而然的就使金屬物質(zhì)成了陽極地帶，而地下電位就成了陰極地帶，電流的腐蝕就無法避免。而且雜散電流還有一定的危險(xiǎn)性，在工作時(shí)產(chǎn)生的雜散電流使一些設(shè)備具有了過高的接地電位，這一部分設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，可能就會出現(xiàn)一些故障，而使它不能正常的運(yùn)行。而它所產(chǎn)生的過電電壓又可能危害人的生命，另外它的腐蝕性又會對設(shè)備產(chǎn)生威脅，影響使用壽命。

3 影響雜散電流的因素

（1）牽引變電所之間的距離。雜散電流的大小通俗來講是與牽引變電所之間的距離成正比。因?yàn)闋恳冸娝g的距離會造成電流的流失，隨著距離的增長，電流流失也會增加，所以雜散電流也就越大，這就要求在設(shè)置變電所時(shí)，必須要合理適當(dāng)。

（2）地鐵電流的大小。鋼軌的電壓會影響雜散電流的流失速度，改變其大小，電壓越高雜散電流越大。當(dāng)?shù)罔F的電流增加時(shí)，鋼軌的電壓就會變大，而且這個(gè)時(shí)候整流器回流點(diǎn)的電壓值是負(fù)最大值，就會使雜散電流的腐蝕強(qiáng)度達(dá)到最大值。所以一定要合理設(shè)置地鐵電流。

（3）過渡電阻?！兜叵妈F道電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定對于新建地鐵的過渡電阻必須在15Ω·km以上，運(yùn)行狀態(tài)下的過渡電阻要在3Ω·km之上。如果過渡電阻過小，雜散電流會很大，造成非常大的腐蝕作用。但是在2～20Ω·km時(shí)，雜散電流就會變得非常小，危害程度會明顯下降。

（4）地鐵的接地問題。地鐵的接地問題也是產(chǎn)生雜散電流的一個(gè)主要原因。車站綜合接地網(wǎng)，現(xiàn)在地鐵的設(shè)計(jì)主要采用的就是“外引接地，絕緣引入”。即在車站的外圍結(jié)構(gòu)打接地網(wǎng)，與大地直接相通，這是為了人們的安全在車站周圍，把一切電氣設(shè)備保護(hù)接地，而且也有具體的阻值要求，不大于0.5Ω。地下結(jié)構(gòu)鋼筋，它主要包括車站主體結(jié)構(gòu)鋼筋、區(qū)間整體道床和盾構(gòu)結(jié)構(gòu)鋼筋，他們按照一定的順序組成了法拉第籠屏蔽層。理論上來講，地下結(jié)構(gòu)通過防水層與大地隔離，因?yàn)榉浅８稍锏幕炷岭娮璺浅４?，而且通常來講，結(jié)構(gòu)鋼筋不應(yīng)與大地連通。所以他的電阻率是非常大的，混凝土的含水量從未超過4%，北京地鐵1號線在實(shí)際測試中沒有超過0.5Ω?，F(xiàn)在國內(nèi)設(shè)計(jì)上規(guī)定是不可以相通的，但是在實(shí)際運(yùn)營中卻是相通的，這也是一個(gè)問題。

4 雜散電流的防止措施

通過前面的分析我們發(fā)現(xiàn)地鐵的牽引電流、供電距離、過渡電阻會直接影響雜散電流的大小。與牽引電流和供電距離成正比，所以做好雜散電流的防止措施，就要與保證他們的有效控制。

（1）縮短牽引供電所的距離。雜散電流的大小與牽引供電所的距離成正比，距離越大，雜散電流返回軌道的區(qū)域就越大，緊隨著它的觸電電壓就會變高，雜散電流也就會增大，造成腐蝕情況更加嚴(yán)重的后果，減小供電距離，就可以有效的降低接觸電壓的電壓大小，就可以保證雜散電流控制啦。

（2）控制地鐵列車的取流。列車的取流大小與鋼軌的電壓大小有著直接的關(guān)系，取流值越大，就會造成越大的雜散電流，軌道電位越小越可以減少電流的流失，很多情況下都可以通過減小軌道電阻率來減少雜散電流值，所以通過減少列車的電流，降低鋼軌的電壓，來減小雜散電流，這也是一種減小雜散電流的有效途徑。

（3）增大過渡電阻。地鐵需要構(gòu)建地下隧道，其排水性能必須保持流暢，不能在附近的隧道內(nèi)出現(xiàn)積水或漏水現(xiàn)象，地鐵軌道一般為鋼軌，有積水或者有水的地方，都可能腐蝕軌道，所以在道床上一般都用一些不易腐蝕的物體，而且必須做好軌枕的絕緣，這樣也可以增大過渡電阻，因?yàn)檫^渡電阻對直流牽引供電系統(tǒng)中的雜散電流影響很大，所以這也是防止雜散電流的有效辦法。

5 結(jié)語

通過以上分析，城市地鐵直流牽引供電系統(tǒng)分散電流的防護(hù)實(shí)施已經(jīng)受到了重視，這直接威脅了地鐵長久使用的安全性，所以在這個(gè)問題上必須要有嚴(yán)格的要求，并且從前期建設(shè)就要開始控制。在一些技術(shù)性環(huán)節(jié)上下功夫，從最基本的結(jié)構(gòu)鋼筋的使用，合理的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)鋼筋的截面面積，在結(jié)構(gòu)鋼的絕緣問題，要特別注意，一定要按工程要求實(shí)施工作。在地鐵進(jìn)入運(yùn)行時(shí)，工作人員的維護(hù)工作也要做的特別好，重視雜散電流穩(wěn)定性監(jiān)測和控制，要及時(shí)處理所檢測的雜散電流數(shù)據(jù)，將雜散電流的危害降到最低。

參考文獻(xiàn)

[1] 曹曉斌，吳廣寧，付龍海，等.地鐵雜散電流的危害及其防治[J].電氣化鐵道，2006（4）.

[2] 裴古英.地鐵（輕軌）雜散電流分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].信息技術(shù)，2008（7）.

[3] 江洪澤.基于先進(jìn)通信網(wǎng)絡(luò)的雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)—— 南京地鐵1號線雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)改造[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2007（2）.endprint