李建（合肥城市軌道交通有限公司，安徽合肥 230001）

雜散電流在地鐵的分布和自動(dòng)排流分析

李建
（合肥城市軌道交通有限公司，安徽合肥 230001）

隨著城市地鐵建設(shè)腳步的加快，城市地鐵的線路長(zhǎng)度、線路復(fù)雜性程度越來(lái)越高，就需要建設(shè)更多的變電所來(lái)承擔(dān)高負(fù)荷運(yùn)行，而變電所的增加也使得雜散電流出現(xiàn)的頻率也越來(lái)越高，很多沒(méi)有設(shè)置相應(yīng)保護(hù)措施的地鐵線路都在受到雜散電流的影響，導(dǎo)致地鐵使用壽命減少。本文主要對(duì)地鐵中雜散電流的分布進(jìn)行了分析，并對(duì)自動(dòng)排流的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了討論，以期能夠減少雜散電流對(duì)于地鐵的影響，保證地鐵運(yùn)行安全。

雜散電流 地鐵 自動(dòng)排流

雜散電流是在直流供電情況下軌道上遺留下來(lái)的電流，這些電流會(huì)直接對(duì)軌道結(jié)構(gòu)鋼筋和電流造成腐蝕，直接影響地鐵和輕軌的運(yùn)行安全，甚至可能會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的安全事故，因而如何有效對(duì)雜散電流進(jìn)行控制，采取有效防護(hù)措施進(jìn)行排流是地鐵建設(shè)當(dāng)中的重點(diǎn)。

1　雜散電流的形成與危害

現(xiàn)在城市中的地鐵交通主要是采用直流牽引供電系統(tǒng)，地鐵列車(chē)在運(yùn)行時(shí)電流從變電所正極出發(fā)，經(jīng)過(guò)接觸軌、列車(chē)、回流軌等通道流向變電所負(fù)極，從而形成一個(gè)完整的電流通道。在理想狀態(tài)下，從正極出發(fā)多少電流那么回到負(fù)極的電流也應(yīng)該是多少，但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于外界環(huán)境當(dāng)中存在有很多非絕緣體，這就使得電流在流通過(guò)程中會(huì)被外界環(huán)境中的其他導(dǎo)體所吸引，且隨著地鐵列車(chē)運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，鋼軌和地面之間的電阻逐漸減少，這就使得電流在流通過(guò)程中有很多流到地面上，并且通過(guò)土壤中的一些金屬物質(zhì)傳遞到大地當(dāng)中，然后通過(guò)地面上的一些金屬管線和鋼筋結(jié)構(gòu)再回到變電所負(fù)極上，這些泄露到地面上的電流就被稱(chēng)為雜散電流。

這些雜散電流對(duì)于地鐵運(yùn)營(yíng)帶來(lái)的危害是非常明顯的，在回到變電所過(guò)程中會(huì)對(duì)經(jīng)過(guò)的鋼筋結(jié)構(gòu)、金屬部件、車(chē)站、金屬管線、行走軌等結(jié)構(gòu)都造成電腐蝕作用，這種腐蝕作用日積月累給這些結(jié)構(gòu)會(huì)帶來(lái)很大的影響，導(dǎo)致鋼筋斷裂、鋼軌變形、電纜起火等問(wèn)題，嚴(yán)重影響地鐵的使用壽命，而且還有可能會(huì)發(fā)生嚴(yán)重安全事故，直接對(duì)乘車(chē)人的生命安全帶來(lái)影響。最嚴(yán)重的是打火現(xiàn)象，雜散電流在經(jīng)過(guò)電纜時(shí)，電纜承受不住過(guò)大的電流經(jīng)過(guò)，就會(huì)造成電纜起火，直接燒損電纜和絕緣保護(hù)設(shè)備，如果火勢(shì)繼續(xù)蔓延就有可能影響整個(gè)電路的運(yùn)行，導(dǎo)致地鐵運(yùn)行癱瘓，給地鐵運(yùn)行安全帶來(lái)很大威脅。

2　自動(dòng)排流的實(shí)現(xiàn)

對(duì)于雜散電流的控制主要是手段是通過(guò)排流網(wǎng)匯集的方法，將雜散電流通過(guò)排流網(wǎng)匯集起來(lái)，然后將其送回變電所負(fù)極，從而減少雜散電流對(duì)于地鐵列車(chē)和設(shè)備的影響，保證地鐵運(yùn)行的安全。目前在地鐵防護(hù)措施設(shè)置當(dāng)中，對(duì)于排流的方式主要有兩種，一種是固定限流電阻排流，另一種是可變限流。

固定限流電阻排流主要是采用固定電阻和二極管直接將排流固定在軌道上，這樣能夠?qū)⑴帕骶W(wǎng)匯集起來(lái)的雜散電流直接順著軌道的方向流回至變電所的負(fù)極母線上，實(shí)現(xiàn)對(duì)雜散電流的牽引和控制。但這種固定排流模式具有比較大的缺陷，在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，如果負(fù)荷電流過(guò)大，那么排流網(wǎng)和軌道之間的電位差就會(huì)升高，直接會(huì)形成欠排流的發(fā)生；如果負(fù)荷電流過(guò)小，那么列車(chē)負(fù)荷端會(huì)因電流過(guò)小而增大電壓，這時(shí)鋼軌限位裝置會(huì)自動(dòng)發(fā)生動(dòng)作，直接會(huì)形成過(guò)排流的發(fā)生。由此可見(jiàn)，固定限流電阻排流的方式在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中并不容易控制，且容易出現(xiàn)過(guò)排流和欠排流問(wèn)題，并不能從根本上解決雜散電流問(wèn)題。因而為了有效符合電流大小來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)需要采用可變排流方式，也就是自動(dòng)排流方式，這種排流方法的原理是通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)排流柜限流電阻大小來(lái)實(shí)現(xiàn)雜散電流匯集排流的，這樣能夠有效避免過(guò)排流和欠排流的發(fā)生，有效控制雜散電流給地鐵運(yùn)營(yíng)帶來(lái)的影響。

自動(dòng)排流實(shí)現(xiàn)的方法之一就是可以建立雜散電流檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)變電所電流和供電區(qū)間電流進(jìn)行檢測(cè)，一旦檢測(cè)到大量的雜散電流通過(guò)電腦終端將指令傳輸?shù)脚帕鞴裆?，由排流柜?lái)進(jìn)行操作，如果出現(xiàn)欠排流或是過(guò)排流也能夠通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)及時(shí)反饋給排流柜，調(diào)節(jié)電阻大小，以免和軌道之間的電位差過(guò)大。在變電所內(nèi)安裝排流柜之外還要安裝檢測(cè)裝置，將監(jiān)測(cè)裝置直接安裝到排流柜面板上，這樣能夠直接對(duì)排流柜面板上的雜散電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且在列車(chē)軌道的各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝相應(yīng)的傳感器和信號(hào)轉(zhuǎn)接器，將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)傳遞到監(jiān)測(cè)裝置當(dāng)中，監(jiān)測(cè)裝置再傳遞給排流柜，排流柜會(huì)根據(jù)傳遞過(guò)來(lái)的極化電位大小來(lái)判斷當(dāng)前是否存在腐蝕問(wèn)題，如果存在則需要加大排流匯集，有效控制雜散電流的影響。在系統(tǒng)設(shè)置上為了保護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和排流柜的電流回路不受影響，可以采用IGBT型絕緣雙極晶體管，減少外界電流對(duì)系統(tǒng)回路的傷害，并且可以在其外在加設(shè)監(jiān)測(cè)電路，以有效確保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安全。對(duì)于自動(dòng)排流柜的設(shè)置上則可以用單片機(jī)進(jìn)行控制來(lái)實(shí)現(xiàn)排流柜的動(dòng)作操作。在自動(dòng)排流柜運(yùn)行過(guò)程中，其主要是通過(guò)判斷極化電位的大小來(lái)調(diào)節(jié)排流，因而需要監(jiān)測(cè)裝置將極化電位大小傳遞到排流柜控制器上，然后由控制器發(fā)出指令來(lái)命令I(lǐng)GBT晶體管運(yùn)行實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道上雜散電流的智能排流功能。終端系統(tǒng)通過(guò)對(duì)地鐵極化電位、電極本體電位和結(jié)構(gòu)鋼電位的檢測(cè)和對(duì)比，判斷是否需要進(jìn)行智能排流調(diào)節(jié)，然后將數(shù)據(jù)通過(guò)測(cè)量電纜傳遞到末端傳感器上，傳感器再將數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)測(cè)裝置上，監(jiān)測(cè)裝置根據(jù)終端傳遞過(guò)來(lái)的電位數(shù)據(jù)可以自動(dòng)推斷出區(qū)間內(nèi)雜散電流的分布情況，并且根據(jù)雜散電流分布來(lái)發(fā)出相應(yīng)的指令給排流柜，排流柜最終發(fā)生動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵間分布的雜散電流的控制。

3　結(jié)語(yǔ)

對(duì)于地鐵中的雜散電流主要措施在于防護(hù)和排流，通過(guò)建設(shè)自動(dòng)排流柜來(lái)實(shí)現(xiàn)雜散電流排流，將多余的電流排出軌道，從而減少雜散電流對(duì)地鐵運(yùn)行的影響，保證地鐵運(yùn)行的安全。同時(shí)地鐵運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員還應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)雜散電流的檢測(cè)，及時(shí)將檢測(cè)到的雜散電流數(shù)據(jù)反饋到排流柜上，實(shí)現(xiàn)對(duì)雜散電流的實(shí)時(shí)監(jiān)控，這樣才能有效控制雜散電流的擴(kuò)散和影響。

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