地鐵安裝工程中對雜散電流的處理

郝春林

（山西省工業(yè)設備安裝集團有限公司，山西 太原 030026）

雜散電流又稱為迷流,它的形成是因為直流大電流沿地面敷設的軌道流動時，直流電流除了在軌道中流動外，還會從軌道泄漏到大地，在大地中的各種金屬物體上流動，然后再回到電源系統(tǒng)。而這部分泄漏出來的電流稱為雜散電流。

例如某城市地鐵電動車輛采用直流供電的額定電壓為1500V、額定在引電流高達3000A。因為軌道本身存在一定的電阻和軌枕并不是絕對絕緣，所以當列車在通電運行時，直流電流會從軌道泄漏到大地，產(chǎn)生雜散電流。根據(jù)電蝕原理，在大地中存在雜散電流時，埋設在大地中的金屬構(gòu)件或與之直接相連的金屬構(gòu)件回與大地產(chǎn)生一定的電位差，這樣就會逐漸對這些金屬構(gòu)件產(chǎn)生電腐蝕，使得金屬構(gòu)件的壽命縮短。

1 軌道系統(tǒng)防止雜散電流的方法

雖然地鐵的供電方式存在一定的弊端，但采取的防止措施得當?shù)脑挷⒉粫a(chǎn)生不良后果，目前為止，一般地鐵采取以下方法來減少雜散電流。

1.1 減小鋼軌阻抗

地鐵列車的走行鋼軌同時作為牽引列車電流回流用，因此鋼軌阻抗越小，從鋼軌向外流失的雜散電流也越小，減少鋼軌阻抗的有效辦法是采用長鋼軌，鋼軌越長，鋼軌接頭就越少，鋼軌的阻抗也就越小。對鋼軌接頭除了用魚尾板螺栓連接外，再在兩根鋼軌之間用2 根120mm2 以上的絕緣銅電纜連接，以保證減少接頭處的阻抗。在鋼軌的阻抗越小的情況下，從鋼軌上回流的電流就越大，泄露到大地中的電流就越小，從根源上盡量減少了雜散電流的產(chǎn)生。

1.2 走行鋼軌采用點支承

在電流流通回路中，接觸面積越大，其導通電流就越大，所以要減少直流電流泄露到大地中，就需要減少鋼軌與地面的接觸面，為此走行鋼軌采用點支承，即用混凝土軟枕作為支承。同時，由于地鐵工程多數(shù)都設置于地下，混凝土軟枕較木枕的含水率要低，相對其導電率更低，泄露的電流就越少。

1.3 鋼軌與地絕緣

鋼軌與大地（即地層基礎） 之間的絕緣越好，泄露產(chǎn)生的雜散電流也就越小，為此在鋼軌與混凝土軟枕之間、緊固用螺栓與混凝土軟枕之間、扣件與混凝土軟枕之間采取絕緣，要求每公里軌道對雜散電流收集網(wǎng)的泄漏電阻值大于10Ω。

1.4 設置雜散電流收集網(wǎng)

雖然兼作回流的走行鋼軌與地之間采取了絕緣措施，采用了長軌，鋼軌接頭處加裝電纜，但鋼軌本身具有一定的電阻，當電流流過鋼軌時在電阻上就產(chǎn)生電位差，故有電位差就會產(chǎn)生雜散電流。當電流進入地鐵隧道的結(jié)構(gòu)鋼筋及與隧道絕緣不良的金屬管道、支架、橋架等時，在有電解質(zhì)的情況下，這些金屬設備將受到電腐蝕。為此在地鐵混凝土軟枕下的道床內(nèi)設置雜散電流收集網(wǎng)。

雜散電流收集網(wǎng)由上、下兩排縱向鋼筋組成，每排鋼筋為5 根Φ12mm 鋼筋，每隔50m 用一根Φ25mm 以上的橫向鋼筋將5 根縱向鋼筋焊接成一整體，同時用兩根Φ20mm 鋼筋把上、下2 根橫向連接鋼筋焊成一體，如圖所示。上排的5 根鋼筋除了起雜散電流收集作用外，還起固定混凝土軟枕的作用，混凝土軟枕上預先穿好孔，鋼筋在施工時穿進去。下排鋼筋固定在混凝土道床里。

雜散電流收集網(wǎng)與隧道的結(jié)構(gòu)鋼筋間應絕緣，不能相連。

雜散電流收集網(wǎng)在每個牽引變電所的兩個端頭設引出端子，用以測量和收集雜散電流。

2 雜散電流在地鐵車站安裝的防止方法

上述措施能使雜散電流大大減小，但仍舊免不了有一小部分雜散電流從混凝土道床泄露到隧道和車站結(jié)構(gòu)內(nèi)的金屬導體上，若不采取措施進行防止，這部分雜散電流會使金屬導體產(chǎn)生腐蝕，降低其使用壽命。對于車站安裝的各類結(jié)構(gòu)和設備也應采取一定措施防止雜散電流對運行壽命產(chǎn)生影響。

2.1 電纜橋架

1） 金屬電纜橋架支架固定時采用絕緣膨脹螺栓，增大電纜橋架與車站結(jié)構(gòu)間的阻抗。2） 電纜橋架應全部采用表面鍍鋅處理，連接處的螺栓緊固牢靠，并采用不小于6mm2的銅編制軟線進行連接。在橋架本體可靠連通后，其自身電位差極小，相當于一個等電位點，與結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的電位差就較小，電腐蝕的作用和影響就會降低很多。在目前參加建設的幾個項目中，業(yè)主和設計均對橋架的產(chǎn)品有一定要求，如要求橋架連接處距端部15cm 的兩點間通過30A 電流所測定電阻不得超過0．00033Ω，也即是為了保證橋架的可靠導通。3） 在現(xiàn)場施工中現(xiàn)場制作的非標部件應全部采用焊接連接，不得采用螺栓連接，在因無法進行焊接連接時，必須同時采取可靠接地跨接措施。4） 所有配電箱（柜） 的安裝必須在鋼構(gòu)基礎和箱（柜） 間加裝橡膠絕緣墊進行絕緣處理。

2.2 給排水管道系統(tǒng)

1） 進人車站的所有給排水管道在進入車站前應加入一段2m 長絕緣管（PE 管、UPVC 管等） 進行絕緣隔離，絕緣管設在車站外側(cè)，離主體結(jié)構(gòu)150mm。2） 給排水管道在穿越地鐵隧道區(qū)間與車站主體結(jié)構(gòu)處、穿越車站主體結(jié)構(gòu)進入大地是都應加設一段長度2m 的UPVC 塑料絕緣管后，才能引出至室外大地中，絕緣管應設在干燥和易于查看檢修的地點。3） 從水泵的進出口處加裝一段絕緣管，使水管系統(tǒng)與水泵-電動機組在電氣上絕緣。4） 區(qū)間隧道的給排水在電氣上要連通，并且在有變電所的車站將水管兩端接至接地極。5） 穿越道床的給排水管或預埋管道全部用UPVC 塑料絕緣管。6） 各管路系統(tǒng)必須進行等電位連接，尤其是在管路連接處需要加設等電位連接措施，以使管路系統(tǒng)與車站的等電位接地系統(tǒng)的電位差做到最小。

2.3 環(huán)控系統(tǒng)

1） 安裝在金屬風閥上的電氣裝置應采用絕緣法安裝，其電氣裝置在與金屬結(jié)構(gòu)連接固定時，必須在中間架設絕緣材料進行隔離。2） 安裝在同一臺金屬機座上的電動機-風機組，在安裝時應利用橡膠絕緣裝置進行絕緣。由風機引出的金屬送排風管要在風機與金屬管道之間設置一段短絕緣風管，使風管系統(tǒng)與電動機-通風系統(tǒng)設備在電氣上達到絕緣。3） 各系統(tǒng)的管路材料在滿足規(guī)范要求的情況下，可選擇非金屬材料風管可徹底防止雜散電流對管路系統(tǒng)的電腐蝕影響。

在地鐵車站安裝管路和機電設備的時候，建議都采用帶絕緣措施的固定螺栓，這樣可在很大程度上防止雜散電流對車站機電系統(tǒng)設備的電腐蝕影響。

由于目前地鐵建設的地域位置、地質(zhì)條件、系統(tǒng)運行方式等方面存在一定的差異，因此在各項目的設計要求控制值不完全相同，其所采取的措施也不一致，同時由于在施工成本上有較大壓力，所以在實際應用施工時不一定對上述方面都采取措施進行了處理，但從長遠使用方面講，施工中應盡量采取措施，完善設備的功能保障措施，以保證地鐵系統(tǒng)的使用壽命。

3 結(jié)語

在本篇論文中主要講述了在地鐵軌道系統(tǒng)施工和車站設備安裝工程的一些施工措施對地鐵運行中產(chǎn)生的雜散電流就行防止與防治，其最終目的是保障和延長地鐵系統(tǒng)的使用壽命能得到進一步延長。對于雜散電流的產(chǎn)生原因及系統(tǒng)運行工藝上的分析在本文中未作詳細說明。