城市軌道交通中雜散電流的危害及防護
雜散電流被稱為迷流，是在城市軌道交通直流牽引供電回流中產生的。其對城市軌道交通系統內外金屬設備、沿途管線會導致一定的影響及危害，特別會對道床鋼筋、走行軌、各種金屬管線、結構鋼筋等有著極強的腐蝕作用，為此，雜散電流防護為軌道交通建設以及運營過程中一項極為主要的內容。
一、雜散電流的防護原則
軌道交通直流牽引供電系統中，只要用走行兼做回流導體，雜散電流的產生是不可避免的。為了減少雜散電流的危害，就應當設法減少雜散電流量。這就需要采取有效的防雜散電流措施，使雜散電流量控制在允許的范圍內。雜散電流的防護工程基本上采用/以防為主，以排為輔，防排結合，加強監測的原則。
（1）以防為主
控制所有可能的雜散電流泄漏途徑，減少雜散電流進入軌道交通系統的主體結構、設備以及沿線附近相關設施的結構鋼筋。具體實施時，由于涉及到的專業多，各專業、各工種必須緊密配合，尤其在施工設計階段更要考慮綜合防治措施，盡量減少直流系統與其他建筑物的電氣連接。可采取的措施有：牽引變電所內和區間的直流供電設備在安裝時與結構鋼筋和結構主體絕緣安裝；走行軌道在施工時，采用與軌道道床絕緣的安裝方式；由外界引入軌道交通內部或由軌道交通內部引出的金屬管線均應進行絕緣處理后方可引入和引出；在軌道交通線內部設立結構鋼筋電氣連通，把所有結構鋼筋和接地點連接在一起，將泄漏的雜散電流排流回直流系統。
（2）以排為輔
設置雜散電流的收集系統。此收集系統為雜散電流從回流軌上泄漏后遇到的第一道小電阻的回流通道，可以將雜散電流盡量限制在本系統內部，防止雜散電流向本系統以外泄漏。
二、雜散電流的產生機理及危害
雜散電流是一種在規定電路或意圖電路之外流動的電流，主要來源于鐵路運輸電力牽引系統、陰極保護系統和高壓輸變電系統。目前，地鐵列車牽引動力系統一般采用直流供電系統，供電電壓多為DC750V或DC1500V。以電力為驅動動力，由設置在沿線的牽引變電所經過接觸網或第三軌向列車饋送電量。機車通過受電弓與接觸網或導電軌連接受電。利用走行軌實現回流，如圖1所示。直流供電系統由于其走形軌本身具有一定的電阻，且走形軌對地不能做到完全絕緣，因此在回流電流流經走行軌時，在走行軌上會產生電壓降，并存在對地電位差，該電位差促使走行軌中有一些電流泄漏到土壤，這部分從走形軌泄漏的電流被稱為雜散電流。
雜散電流具有局部集中特征，當土壤中有雜散電流流動時，會通過隧道結構、整體道床、車站結構或其他建筑物的結構鋼筋及附近敷設金屬管線或電纜的金屬護套等導體而流至回流點，再經土壤重新歸入回流軌。根據電解池原理回流軌附近這些金屬導體在雜散電流流出處會產生激烈的電解腐蝕，破壞結構鋼的強度，大大降低其使用壽命。若雜散電流流入電氣接地裝置，將會提高接地電位，導致某些設備無法正常工作，更嚴重時會危及人身安全。在運營過程中，若雜散
電流增大，促使鋼軌電位發生變化，可能造成某處的軌電位異常，甚至超過正常允許值，給乘客安全帶來嚴重威脅。
三、雜散電流的防護措施設計
雜散電流的防護一般都是以防為主，以排為輔，兩者結合，加強監護的原則。雜散電流防護設計方法可分為三類：一是控制雜散電流產生的源頭，減少雜散電流產生的數量，即是“堵”的方法，隔離、控制所有可能的雜散電流泄漏途徑，減小雜散電流進入軌道交通的主體結構、設備、金屬管線及其他相關設施的可能性。二是通過雜散電流的收集及排流系統，提供雜散電流返回牽引變電所的金屬通路，以限制雜散電流向外泄漏，減少雜散電流對金屬管線及金屬構件的腐蝕。對已產生的雜散電流采取排流或其它方法減少其腐蝕危害，即“排流法”。三是建立完備的雜散電流監測系統，監視、測量雜散電流的大小，為運營維護提供依據對雜散電流進行實時監測，一旦發現雜散電流過高則采取一定的對策來減輕其危害，即“測”的方法。
3.1 建立雜散電流監測系統
為了檢測線路牽引回流泄漏的情況和地下金屬結構受雜散電流腐蝕的程度，必須進行專門的測量工作并且要建立雜散電流監測系統。雜散電流測量點應設置在線路沿線的車站站臺的兩側進出站信號附近、每一個回流點處及需要進行測試的走形軌分斷點處、線路橋梁兩段、線路的盡頭線和線路與車輛段的連接坡道處，監測點還要定期進行檢查維護。系統一般由參考電極、整體道床測防端子、地下結構測防端子（或高架橋軌道梁測防端子）、接線盒、測量電纜、變電所監測裝置、便攜式計算機及管理系統組成。所需監測的參數有軌道電壓、地下金屬結構的極化電位、軌道過渡電阻和軌道縱向電阻等。將整條線路車站變電所劃分為若干個監測分區，每個監測分區在車站變電所設置一臺雜散電流數據采集和統計處理裝置，雜散電流測試及數據處理裝置通過變電所內通信網絡與綜合自動化系統接口，并將處理和統計后的數據傳至監控中心。
3.2 建立有效雜散電流的收集網
為限制雜散電流對線路結構鋼筋及金屬管線的腐蝕及向線路外擴散，利用整體道床內結構鋼筋的可靠電氣連接，形成主要的雜散電流收集網。在條件允許情況下，盡可能增強整體道床結構與隧道（車站）結構間的絕緣措施。在工程可行情況下，利用隧道（車站）結構鋼筋的可靠電氣連接，形成輔助雜散電流收集網，以限制雜散電流向線路外擴散。牽引變電所設排流裝置，以便將來軌道絕緣降低，雜散電流增大時，使收集網（主收集網、輔助收集網）中雜散電流有暢通的電氣回路，限制雜散電流對金屬構件的腐蝕和向道床外、線路外的擴散。在盾構區
間隧道，車站間通過電纜連接起來，以形成隧道內雜散電流收集網。車輛段出入段線與正線間，停車庫內線路與庫外線間，電化線路與非電化線路之間，電化線路盡頭等設絕緣軌縫，并根據實際情況設單向導通裝置。各類管線設備應從材質或其它方面采取絕緣措施，減少雜散電流對其腐蝕及通過其向線路外部泄漏。
3.3 減少雜散電流的產生
供電模式上采用雙邊供電的模式，縮短供電距離。增加走形軌的長度以來減少
鋼軌阻抗。同時通過均流電纜的適當設置及對回流電纜、回流鋼軌提出一定的要求，確保暢通的牽引回流系統。直流供電設備和回流軌系統采用絕緣法安裝，盡可能減少雜散電流。
結束語
在城市軌道交通建設過程中，雜散電流問題是一個不可以忽略的問題，隨著運營時間的推移，雜散電流的危害會日漸顯現，因此必須在建設過程中重視此問題。現在全國地鐵大都采用“以防為主，以排為輔，防排結合，加強監護”這一原則，例如，天津地鐵，深圳地鐵等。
信息整理：揚州拓普電氣科技有限公司 信息來源：m.scedyrmrs.cn
一、雜散電流的防護原則
軌道交通直流牽引供電系統中，只要用走行兼做回流導體，雜散電流的產生是不可避免的。為了減少雜散電流的危害，就應當設法減少雜散電流量。這就需要采取有效的防雜散電流措施，使雜散電流量控制在允許的范圍內。雜散電流的防護工程基本上采用/以防為主，以排為輔，防排結合，加強監測的原則。
（1）以防為主
控制所有可能的雜散電流泄漏途徑，減少雜散電流進入軌道交通系統的主體結構、設備以及沿線附近相關設施的結構鋼筋。具體實施時，由于涉及到的專業多，各專業、各工種必須緊密配合，尤其在施工設計階段更要考慮綜合防治措施，盡量減少直流系統與其他建筑物的電氣連接。可采取的措施有：牽引變電所內和區間的直流供電設備在安裝時與結構鋼筋和結構主體絕緣安裝；走行軌道在施工時，采用與軌道道床絕緣的安裝方式；由外界引入軌道交通內部或由軌道交通內部引出的金屬管線均應進行絕緣處理后方可引入和引出；在軌道交通線內部設立結構鋼筋電氣連通，把所有結構鋼筋和接地點連接在一起，將泄漏的雜散電流排流回直流系統。
（2）以排為輔
設置雜散電流的收集系統。此收集系統為雜散電流從回流軌上泄漏后遇到的第一道小電阻的回流通道，可以將雜散電流盡量限制在本系統內部，防止雜散電流向本系統以外泄漏。
二、雜散電流的產生機理及危害
雜散電流是一種在規定電路或意圖電路之外流動的電流，主要來源于鐵路運輸電力牽引系統、陰極保護系統和高壓輸變電系統。目前，地鐵列車牽引動力系統一般采用直流供電系統，供電電壓多為DC750V或DC1500V。以電力為驅動動力，由設置在沿線的牽引變電所經過接觸網或第三軌向列車饋送電量。機車通過受電弓與接觸網或導電軌連接受電。利用走行軌實現回流，如圖1所示。直流供電系統由于其走形軌本身具有一定的電阻，且走形軌對地不能做到完全絕緣，因此在回流電流流經走行軌時，在走行軌上會產生電壓降，并存在對地電位差，該電位差促使走行軌中有一些電流泄漏到土壤，這部分從走形軌泄漏的電流被稱為雜散電流。
雜散電流具有局部集中特征，當土壤中有雜散電流流動時，會通過隧道結構、整體道床、車站結構或其他建筑物的結構鋼筋及附近敷設金屬管線或電纜的金屬護套等導體而流至回流點，再經土壤重新歸入回流軌。根據電解池原理回流軌附近這些金屬導體在雜散電流流出處會產生激烈的電解腐蝕，破壞結構鋼的強度，大大降低其使用壽命。若雜散電流流入電氣接地裝置，將會提高接地電位，導致某些設備無法正常工作，更嚴重時會危及人身安全。在運營過程中，若雜散
電流增大，促使鋼軌電位發生變化，可能造成某處的軌電位異常，甚至超過正常允許值，給乘客安全帶來嚴重威脅。
三、雜散電流的防護措施設計
雜散電流的防護一般都是以防為主，以排為輔，兩者結合，加強監護的原則。雜散電流防護設計方法可分為三類：一是控制雜散電流產生的源頭，減少雜散電流產生的數量，即是“堵”的方法，隔離、控制所有可能的雜散電流泄漏途徑，減小雜散電流進入軌道交通的主體結構、設備、金屬管線及其他相關設施的可能性。二是通過雜散電流的收集及排流系統，提供雜散電流返回牽引變電所的金屬通路，以限制雜散電流向外泄漏，減少雜散電流對金屬管線及金屬構件的腐蝕。對已產生的雜散電流采取排流或其它方法減少其腐蝕危害，即“排流法”。三是建立完備的雜散電流監測系統，監視、測量雜散電流的大小，為運營維護提供依據對雜散電流進行實時監測，一旦發現雜散電流過高則采取一定的對策來減輕其危害，即“測”的方法。
3.1 建立雜散電流監測系統
為了檢測線路牽引回流泄漏的情況和地下金屬結構受雜散電流腐蝕的程度，必須進行專門的測量工作并且要建立雜散電流監測系統。雜散電流測量點應設置在線路沿線的車站站臺的兩側進出站信號附近、每一個回流點處及需要進行測試的走形軌分斷點處、線路橋梁兩段、線路的盡頭線和線路與車輛段的連接坡道處，監測點還要定期進行檢查維護。系統一般由參考電極、整體道床測防端子、地下結構測防端子（或高架橋軌道梁測防端子）、接線盒、測量電纜、變電所監測裝置、便攜式計算機及管理系統組成。所需監測的參數有軌道電壓、地下金屬結構的極化電位、軌道過渡電阻和軌道縱向電阻等。將整條線路車站變電所劃分為若干個監測分區，每個監測分區在車站變電所設置一臺雜散電流數據采集和統計處理裝置，雜散電流測試及數據處理裝置通過變電所內通信網絡與綜合自動化系統接口，并將處理和統計后的數據傳至監控中心。
3.2 建立有效雜散電流的收集網
為限制雜散電流對線路結構鋼筋及金屬管線的腐蝕及向線路外擴散，利用整體道床內結構鋼筋的可靠電氣連接，形成主要的雜散電流收集網。在條件允許情況下，盡可能增強整體道床結構與隧道（車站）結構間的絕緣措施。在工程可行情況下，利用隧道（車站）結構鋼筋的可靠電氣連接，形成輔助雜散電流收集網，以限制雜散電流向線路外擴散。牽引變電所設排流裝置，以便將來軌道絕緣降低，雜散電流增大時，使收集網（主收集網、輔助收集網）中雜散電流有暢通的電氣回路，限制雜散電流對金屬構件的腐蝕和向道床外、線路外的擴散。在盾構區
間隧道，車站間通過電纜連接起來，以形成隧道內雜散電流收集網。車輛段出入段線與正線間，停車庫內線路與庫外線間，電化線路與非電化線路之間，電化線路盡頭等設絕緣軌縫，并根據實際情況設單向導通裝置。各類管線設備應從材質或其它方面采取絕緣措施，減少雜散電流對其腐蝕及通過其向線路外部泄漏。
3.3 減少雜散電流的產生
供電模式上采用雙邊供電的模式，縮短供電距離。增加走形軌的長度以來減少
鋼軌阻抗。同時通過均流電纜的適當設置及對回流電纜、回流鋼軌提出一定的要求，確保暢通的牽引回流系統。直流供電設備和回流軌系統采用絕緣法安裝，盡可能減少雜散電流。
結束語
在城市軌道交通建設過程中，雜散電流問題是一個不可以忽略的問題，隨著運營時間的推移，雜散電流的危害會日漸顯現，因此必須在建設過程中重視此問題。現在全國地鐵大都采用“以防為主，以排為輔，防排結合，加強監護”這一原則，例如，天津地鐵，深圳地鐵等。
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