杂散电流在地铁的分布和自动排流分析

杂散电流在地铁的分布和自动排流分析

作者：李建

来源：《中国科技纵横》2016年第12期

【摘 要】 随着城市地铁建设脚步的加快，城市地铁的线路长度、线路复杂性程度越来越高，就需要建设更多的变电所来承担高负荷运行，而变电所的增加也使得杂散电流出现的频率也越来越高，很多没有设置相应保护措施的地铁线路都在受到杂散电流的影响，导致地铁使用寿命减少。本文主要对地铁中杂散电流的分布进行了分析，并对自动排流的实现进行了讨论，以期能够减少杂散电流对于地铁的影响，保证地铁运行安全。 【关键词】 杂散电流 地铁 自动排流

杂散电流是在直流供电情况下轨道上遗留下来的电流，这些电流会直接对轨道结构钢筋和电流造成腐蚀，直接影响地铁和轻轨的运行安全，甚至可能会带来严重的安全事故，因而如何有效对杂散电流进行控制，采取有效防护措施进行排流是地铁建设当中的重点。 1 杂散电流的形成与危害

现在城市中的地铁交通主要是采用直流牵引供电系统，地铁列车在运行时电流从变电所正极出发，经过接触轨、列车、回流轨等通道流向变电所负极，从而形成一个完整的电流通道。在理想状态下，从正极出发多少电流那么回到负极的电流也应该是多少，但在实际运行过程中，由于外界环境当中存在有很多非绝缘体，这就使得电流在流通过程中会被外界环境中的其他导体所吸引，且随着地铁列车运行时间的延长，钢轨和地面之间的电阻逐渐减少，这就使得电流在流通过程中有很多流到地面上，并且通过土壤中的一些金属物质传递到大地当中，然后通过地面上的一些金属管线和钢筋结构再回到变电所负极上，这些泄露到地面上的电流就被称为杂散电流。

这些杂散电流对于地铁运营带来的危害是非常明显的，在回到变电所过程中会对经过的钢筋结构、金属部件、车站、金属管线、行走轨等结构都造成电腐蚀作用，这种腐蚀作用日积月累给这些结构会带来很大的影响，导致钢筋断裂、钢轨变形、电缆起火等问题，严重影响地铁的使用寿命，而且还有可能会发生严重安全事故，直接对乘车人的生命安全带来影响。最严重的是打火现象，杂散电流在经过电缆时，电缆承受不住过大的电流经过，就会造成电缆起火，直接烧损电缆和绝缘保护设备，如果火势继续蔓延就有可能影响整个电路的运行，导致地铁运行瘫痪，给地铁运行安全带来很大威胁。 2 自动排流的实现

对于杂散电流的控制主要是手段是通过排流网汇集的方法，将杂散电流通过排流网汇集起来，然后将其送回变电所负极，从而减少杂散电流对于地铁列车和设备的影响，保证地铁运行

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的安全。目前在地铁防护措施设置当中，对于排流的方式主要有两种，一种是固定限流电阻排流，另一种是可变限流。

固定限流电阻排流主要是采用固定电阻和二极管直接将排流固定在轨道上，这样能够将排流网汇集起来的杂散电流直接顺着轨道的方向流回至变电所的负极母线上，实现对杂散电流的牵引和控制。但这种固定排流模式具有比较大的缺陷，在列车运行过程中，如果负荷电流过大，那么排流网和轨道之间的电位差就会升高，直接会形成欠排流的发生；如果负荷电流过小，那么列车负荷端会因电流过小而增大电压，这时钢轨限位装置会自动发生动作，直接会形成过排流的发生。由此可见，固定限流电阻排流的方式在实际运行过程中并不容易控制，且容易出现过排流和欠排流问题，并不能从根本上解决杂散电流问题。因而为了有效符合电流大小来进行调节需要采用可变排流方式，也就是自动排流方式，这种排流方法的原理是通过自动调节排流柜限流电阻大小来实现杂散电流汇集排流的，这样能够有效避免过排流和欠排流的发生，有效控制杂散电流给地铁运营带来的影响。

自动排流实现的方法之一就是可以建立杂散电流检测系统，对变电所电流和供电区间电流进行检测，一旦检测到大量的杂散电流通过电脑终端将指令传输到排流柜上，由排流柜来进行操作，如果出现欠排流或是过排流也能够通过监测系统来及时反馈给排流柜，调节电阻大小，以免和轨道之间的电位差过大。在变电所内安装排流柜之外还要安装检测装置，将监测装置直接安装到排流柜面板上，这样能够直接对排流柜面板上的杂散电流进行监测，并且在列车轨道的各个监测点安装相应的传感器和信号转接器，将监测到的数据传递到监测装置当中，监测装置再传递给排流柜，排流柜会根据传递过来的极化电位大小来判断当前是否存在腐蚀问题，如果存在则需要加大排流汇集，有效控制杂散电流的影响。在系统设置上为了保护监测系统和排流柜的电流回路不受影响，可以采用IGBT型绝缘双极晶体管，减少外界电流对系统回路的伤害，并且可以在其外在加设监测电路，以有效确保监测系统的安全。对于自动排流柜的设置上则可以用单片机进行控制来实现排流柜的动作操作。在自动排流柜运行过程中，其主要是通过判断极化电位的大小来调节排流，因而需要监测装置将极化电位大小传递到排流柜控制器上，然后由控制器发出指令来命令IGBT晶体管运行实现对轨道上杂散电流的智能排流功能。终端系统通过对地铁极化电位、电极本体电位和结构钢电位的检测和对比，判断是否需要进行智能排流调节，然后将数据通过测量电缆传递到末端传感器上，传感器再将数据传送到监测装置上，监测装置根据终端传递过来的电位数据可以自动推断出区间内杂散电流的分布情况，并且根据杂散电流分布来发出相应的指令给排流柜，排流柜最终发生动作，实现对地铁间分布的杂散电流的控制。 3 结语

对于地铁中的杂散电流主要措施在于防护和排流，通过建设自动排流柜来实现杂散电流排流，将多余的电流排出轨道，从而减少杂散电流对地铁运行的影响，保证地铁运行的安全。同时地铁运营维护人员还应该加强对杂散电流的检测，及时将检测到的杂散电流数据反馈到排流柜上，实现对杂散电流的实时监控，这样才能有效控制杂散电流的扩散和影响。

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参考文献：

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[2] 王春起，曹光贵，危唯，刘建华，刘旭，许蓓.地铁杂散电流对埋地钢质燃气管道影响检测与评价方法研究[J].办公自动化，2014（01）.