地铁杂散电流的防治与分析

地铁杂散电流的防治与分析

李德胜

上海宝冶集团有限公司，上海市，200000

摘要:

随着现代化经济不断发展进步，城市的轨道交通也在迅速的发展状大，城铁、地铁、轻轨等便利交通运输工具也在快速的走进人们的生活当中，但随之而来的杂散电流问题也在轨道运输交通当中引起关注。在地铁交通运营过程当中会产生大量的杂散电流，杂散电流会对周围的管线设施和建筑筑基结构的使用寿命产生严重的威胁，如果不及时防护杂散电流带来的损伤，将会造成巨大的损失，并会为地铁的安全运行带来安全隐患，因此研究防治杂散电流尤为重要。

关键词:地铁；杂散电流；防治措施

引言

城市经济发展快，运输压力增大。因此，许多城市为了缓解运输的压力都新建了地铁站，地铁行驶速度快、稳定、载客量大、用时短等特点极大程度上缓解了城市的交通压力，地铁在给人们方便的同时也会带来一些问题，地铁在行驶的过程中会产生大量的杂散电流，杂散电流进入地下对地铁设备、金属管线、建筑物基础、地下金属管道造成电化学腐蚀，如果这种腐蚀长期存在就会对这些金属管道造成极大的损伤，造成地下污染气体或液体的泄露。后果可想而知，这些危害是不可估量的，会对人们的人身财产造成损害。因此，对杂散电流进行有效的防护是重中之重。

一、杂散电流的产生

杂散电流是地铁运行的过程中产生的一部分没有按照正规途径移动的电流，它进入土壤深层，与需要保护的地下设备与城市管道没有必然的联系，只会作用于他们，地铁的运行主要是通过变电所输出的牵引电流电利用架空线将电流输入给列车，然后再通过行进的轨道送回变电站，这个过程形成一个闭环式的回路。但是，在地铁日常的行驶过程中由于地铁轨道衔接的问题，主要是衔接过大造成接头处电阻的压力过大，或是地铁轨道与地面的绝缘处理的不好等不良因素的存在造成了电流向外部移动的现象，这些外泄的多余电流就是杂散电流，杂散电流深入地下再流入到金属线路、管道等设施，其从一点进入并进行移动从某一点再离开，杂散电流经过的地方就会因为失去电子而产生腐蚀，如果想要确定地铁附近的城市管道是否受到杂散电流的损害，可以通过检测管道的电位变化和以往的数据进行对比分析就可以得出结论。

二、杂散电流的危害

（一）对附近建筑物基层及地下金属管线的电化学腐蚀

地铁附近的建筑物基层和城市地下管道会受到杂散电流的腐蚀。首先，杂散电流可以穿透建筑物地表混凝土基层流入地下建筑物钢结构地基，造成钢结构的生锈现象，钢结构体表的锈痕就会使结构钢筋发生膨胀显现，这样就会将外部起到固定作用的混凝土撑裂，造成结构钢架松动，地下混凝土结构埋于地下很深的位置也很难进行修补，建筑地基受到损害，就会造成建筑主体的不稳定性，如果一旦遇到地震灾害，就会造成建筑物倒塌，可想而知危害之大。其次，杂散电流的强度很大，据数据统计杂散电流以年为单位可以腐蚀掉18-20斤的钢材，而且它的腐蚀特点具有一定的集中性，会造成金属管道或钢材的穿孔，还会对附近城市的地下天然气、自来水、污水等管道造成电化学腐蚀，如果造成城市用水的泄露或是由于管道受损造成城市用水的污染，后果也是可想而知的。如果造成天然气泄露引发爆炸，对城市及人们的生命财产会造成严重的危害。

（二）给地铁的安全运输带来不良的影响

当地铁的走行轨上的牵引电流发生泄露或是绝缘出现损坏时，铁轨上泄露电流越多产生的杂散电流就越多，电流会导致铁轨的电位数值产生变化，当地铁轨道的电位值和框架保护的设定值得差值产生变化时，框架保护中的设备就会发出警报，当铁轨产生的电流超过框架保护设定的数值或是过大的时候，框架保护设备检测装置就会立刻作出反应，根据情况作出警号灯连续跳动或是为了人员及设施设备的安全直接跳闸。无论是框架保护进行报警还是作出跳闸的保护动作，都会对变电所的供电安全产生很大的安全隐患，也给地铁日常安全运输带来不好的影响。另外，遇到某一地段泄露的杂散电流比较多，还会对地下保护的电位装置造成损伤导致遇到电流过大时无法发出报警声，甚至是导致其在工作中突然发生中断，或是地铁的一些电器设施受到干扰，影响其正常的工作。

（三）危及地铁乘客及工作人员的安全

杂散电流对走行轨及其附属的配套件造成的损伤一般都是与相邻管道的接触面上，这种损伤很难被发现，一旦被发现也就到了走行轨需要更换的程度了，所以说存在很大的危险，当这些相邻管道与高压交流线路发生接触，二者之间相互影响产生磁场组成闭合的电路，产生感应电流，管道的电流就会作用到地面上，地面电位的数值不为零，管道上携带的电压过高，地面的电流量也会越高，地铁的操作人员及维修人员很有可能触电发生危险。另外，走行轨不仅连接着变电所牵引电的负极，还连接着地铁的屏蔽门，当某一路段的地面绝缘损伤程度大并与走行轨相连，这段走行轨的电位差及会低于其他路段走行轨的电位，当相差的数值超过保护装置的设定数值时，即使保护装置会作出反应，但是走行轨的电流会通过屏障门作用于地面，如果导入地面的电压大的话，就会对乘客的生命安全造成极大的危险。另外，当走行轨上的牵引电流向变电所负极回流不通畅的话，会产生大量的杂散电流，这些电流会导致铁轨与站台钢结构之间的电压增高导向地面，也会对站台的乘客及工作人员造成危害。

三、杂散电流的防护与分析

（一）防护原则

杂散电流会影响地铁的设施设备正常工作状态，导致铁轨及地下管道发生腐蚀影响地铁的运输工作，而且杂散电流还会影响地铁的使用寿命及乘客与工作人员的生命财产安全，为了保证地铁的运输安全及搭载乘客的人身安全，应对杂散电流的防护措施采用堵、排、防、加强检测的原则。首先，是堵住杂散电流的一切途径，最大限度的减少杂散电流向地铁的设施设备、主体、地下设备等。其次，利用杂散电流收集网通过排流设备将电流引入走行轨牵引电流回到变电所的负极通路，防止向其它地方外泄造成的建筑物地基钢结构及地下管道的产生的电化学腐蚀现象，最后就是加强杂散电流的检测工作，利用检测设备进行分析与监视，为防护工作提供可靠的依据做准备。

（二）防护措施

2.1回路电压稳定，保持对地的绝缘状态良好

地铁回流回路是牵引电流通过走行轨回到变电所的负极，在回流的过程当中做好回流电压的稳定以及走行轨与地的绝缘可以有效的做到杂散电流的外泄，在这个过程中。首先，在规划地铁的线路时就要考虑到地铁供电要与变电所的距离尽量近一些，在安装回流导线时要保证与走行轨的间隔距离缩短，并且铁轨两头的衔接处保障平整降低电阻值，这样可以保证供电的稳定性，不会因为变电所供电不稳定造成的电压过大或过低。其次，在绝缘方面要做好轨道与轨枕，轨枕与地面的绝缘工作，包括固定件如固定的螺栓、道钉与轨枕之间的绝缘，轨道下面铺设绝缘垫、采用绝缘的安装扣件，并在道路分岔部位或是辙岔的部位要多焊一根绝缘的连接电缆线，在铁轨分岔的部位和铁轨衔接处要加强绝缘装置，做到最大限度的绝缘，降低向地下外泄的杂散电流。

2.2充分发挥收集网的作用，最大限度的减少杂散电流

杂散电流外泄时，通过轨道最先接触的是整体的道床，为了保护道床的钢结构降低杂散电流的腐蚀，通过利用与道床钢结构的连接，设置一套杂散电流的收集网最大限度的收集杂散电流，离城市建筑比较近的地段，地铁会设置浮置地面来降震，针对浮置道床的钢结构不受到损伤，要做好道床纵向钢筋与整体道床收集网的连接工作，做到连接细致周密，形成一个整体，不让杂散电流有孔可钻。另外，部分城市由于地质的原因无法在地下行驶，只能采用高架的方式运行，在保护高架桥的钢构不被地铁的杂散电流进行腐蚀，就要在高架桥顶部的钢构与地铁轨道的钢构进行连接形成一个杂散电流的收集网，收集的杂散电流从地铁的阴极区域通过走行轨流回变电所的负极，并且在焊接车站与车站内部的高架钢构时还要做到良好的电气绝缘，避免杂散电流对车站及内部的钢构进行腐蚀。

2.3运用隔离的方法，减少杂散电流的蔓延

随着技术手段的不断更新换代，在范围及条件允许的状况下，利用多种的技术手段增强地铁轨道与道床、车站站台及隧道的绝缘工作，在高架的路段，桥梁及桥墩的钢结构数量比较多，结构形式也比较复杂，为了增强桥梁及桥墩钢构的使用寿命，最大程度的降低杂散电流对其进行腐蚀，要在桥梁钢构内及每个桥墩钢构的位置做好防腐并加绝缘垫，利用隔离的方法减少杂散电流的进一步蔓延。如果遇到特殊的路段。例如在过江隧道中，为了减少杂散电流的蔓延，要在隧道两端的轨道中各安装一个轨道的绝缘结，然后通过单项导通装置分别连接在轨道的两端，这样以来通过轨道的牵引电流只能是向外流，而隧道外的回流却不能流向隧道，为了确保牵引电流流回的速度平稳通畅，用电缆将隧道外的铁轨再进行连接，这样就做到了特殊地段的回流通畅，也减少了外泄杂散电流。

2.4安装杂散电流排流装置，保护阴极系统的正常运行

杂散电流是保证地铁正常运行中沿着规定线路流动以外的电流，这些外泄的杂散电流通过道床流入地下，作用与地下管道及阴极设备，杂散电流从管道某一段进入经过一段时间的流动，再从管道的某一部位流出，杂散电流所游走的这一段管道会受到杂散电流的干扰金属管道失去电子而被腐蚀，为了对杂散电流进行干扰，减少对地下管道及阴极保护系统的伤害，安装杂散电流排流装置是最好的选择，排流装置埋于地下由于它体积小、轻便，安装起来比较方便，而且它使用寿命比较长，免维修，对环境也没有任何的污染，可以最大限度的将杂散电流进行排流，排流效率很高，通过排流，可以保证地下管道不受腐蚀，保护阴极系统得以正常的运行。

2.4在日常运输的过程中，采用多样的应对措施

在对地铁日常的维护过程当中，要对铁轨进行定段、定时、定人进行管理，做好铁轨的清洁工作，保证铁轨处在一个卫生干燥的环境中，避免有容易导电的物体停留在轨道连接件或是绝缘装置的表面，造成铁轨对地的电阻值下降。另外，在进行维护和检查的时候，还要注意各路段的杂散电流的收集网连接处是否存在连接缺口，如果连接处出现问题要及时的进行修复，还要查看回流电缆及路段岔口及辙岔处增加的绝缘电缆线是否连接状况良好，包括连接的扣件及螺栓是否存在生锈的问题，如果存在异常要及时的进行防锈处理，无法修复可进行及时的更换。其次，还要利用检测系统对杂散电流进行定时检测，检测地铁轨道、轨道衔接处及轨道与道床钢构的电位值是否在正常的设定范围之内，如果超标就代表着受到杂散电流的腐蚀，然后根据检测的结果进行及时的调整与保护。

结束语

总而言之,杂散电流对地铁安全行驶及使用寿命产生着不良的影响，它是一种具有危险性的电流，它对地下城市管道及钢结构主体具有非常严重的腐蚀作用，会导致地下管道破裂及建筑主体结构的松动，对人们的财产安全带来威胁。因此，做好杂散电流的防护工作就显得尤为关键，通过采用正确的措施将杂散电流最大限度的隔绝或排走，减少杂散电流的外泄，只有这样才能让乘客没有后顾之忧，地铁才能得到进一步发展，为乘客营造更安全、稳定、舒适的乘车体验。

参考文献：

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作者简介：李德胜（1988-03）男，汉族，本科学历，籍贯河北省沧州市，项目经理