張同心

摘 要：城市軌道地下區(qū)段中，因回流軌與大地不能絕對(duì)絕緣，導(dǎo)致有部分電流滲入地下形成雜散電流。本文介紹了雜散電流的成因，并論述了雜散電流的危害以及目前常用的防治措施。

關(guān)鍵詞：地鐵 雜散電流 防治措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TU856 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）06（a）-0119-01

城市軌道交通具有運(yùn)量大，節(jié)能環(huán)保，安全舒適，不占用地面空間等特點(diǎn)，因此成為許多城市在發(fā)展的過(guò)程中用以緩解交通壓力的一種有效途徑?，F(xiàn)行的軌道交通主要采用直流供電。牽引變電所通過(guò)接觸網(wǎng)或第三軌向機(jī)車(chē)供電，利用走行軌作為電流的返回線。但是，由于走行軌與地面之間不可能做到絕對(duì)絕緣，會(huì)用部分電流滲入大地，這部分電流就成為雜散電流，也叫做迷流。雜散電流是一種有害電流，會(huì)對(duì)地下結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋、金屬管線等設(shè)備造成電化學(xué)腐蝕，降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。相關(guān)資料表明，在自然條件下，大小為1 A的電流可以在1年內(nèi)腐蝕掉9.13 kg鋼鐵或33.5 kg鉛。對(duì)北京地鐵的實(shí)測(cè)結(jié)果表明，列車(chē)在啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)流入地下的雜散電流一般要大于100 A。歷史上也出現(xiàn)過(guò)一些因?yàn)殡s散電流造成的地鐵事故，例如北京地鐵一期工程的主體機(jī)構(gòu)中的鋼筋已發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重的雜散電流腐蝕；北京、天津地鐵都有水管被侵蝕穿孔的情況；香港也曾因雜散電流腐蝕煤氣管道引起煤氣泄漏；英國(guó)曾發(fā)生過(guò)因?yàn)殡s散電流腐蝕而發(fā)生的鋼筋混泥土塌方事故?？梢?jiàn)，雜散電流對(duì)于地鐵的危害還是相當(dāng)大的。

1 雜散電流的危害

雜散電流對(duì)地下結(jié)構(gòu)的危害主要表現(xiàn)在以下幾方面：軌道結(jié)構(gòu)：因鋼軌與列車(chē)相連，處在陽(yáng)極區(qū)，雜散電流會(huì)對(duì)軌道結(jié)構(gòu)造成腐蝕，縮短軌道結(jié)構(gòu)的使用壽命。據(jù)相關(guān)資料介紹，這種現(xiàn)象在道岔區(qū)和隧道內(nèi)尤為明顯，在有些地區(qū)，每隔2～3年就要對(duì)軌道進(jìn)行更換。地下結(jié)構(gòu)中的鋼筋：雜散電流本身對(duì)混凝土并不會(huì)造成損傷，但當(dāng)雜散電流通過(guò)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋時(shí)，會(huì)腐蝕鋼筋。鋼筋發(fā)生電化學(xué)腐蝕進(jìn)而生成體積膨脹，往往造成混凝土的開(kāi)裂。由于結(jié)構(gòu)物的鋼筋一旦施工完成就很難更換，這種腐蝕尤其應(yīng)該引起注意。埋地管線：因地鐵建設(shè)于地下，雜散電流容易對(duì)各種埋于地下的金屬管線造成腐蝕，例如自來(lái)水管，煤氣管線，石油管線等。若在設(shè)計(jì)的時(shí)候沒(méi)有考慮雜散電流對(duì)其的影響，可能會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的后果。其他不利影響：根據(jù)有關(guān)研究，雜散電流流入大地會(huì)導(dǎo)致大地的接地電位升高，可能導(dǎo)致地鐵某些設(shè)備無(wú)法正常使用，給地鐵運(yùn)營(yíng)的安全帶來(lái)不利的影響，危及乘客的安全，也可能導(dǎo)致通信系統(tǒng)的故障。

2 雜散電流的防治原則

雜散電流的防護(hù)原則為“以防為主，以排為輔，防排結(jié)合，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)”?！胺馈敝傅氖欠乐闺s散電流流入大地，因?yàn)槭菑脑搭^對(duì)雜散電流進(jìn)行控制，是一種主動(dòng)的防治方法，應(yīng)當(dāng)以其作為主要的防治手段。“排”指的是建立連續(xù)的雜散電流收集網(wǎng)，使泄漏的雜散電流通過(guò)排流網(wǎng)可以返回到牽引變電所，以減少其危害。因?yàn)槭窃陔s散電流已經(jīng)形成后再進(jìn)行防治，所以只能作為一種輔助手段。在運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中，應(yīng)合理的運(yùn)用兩種防治手段，并注重雜散電流的監(jiān)測(cè)。

3 雜散電流的防治方法

雜散電流的防治方法有很多，按照雜散電流的防治原則可以分為主動(dòng)防治和被動(dòng)防治兩類(lèi)。

3.1 主動(dòng)防治

該類(lèi)方法的主導(dǎo)思想是在源頭上盡力消除雜散電流的泄漏，如：（1）降低鋼軌的阻抗：因鋼軌本身具有電阻，在電流回流的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生電壓降，繼而與大地電勢(shì)出現(xiàn)電勢(shì)差，形成雜散電流。因而在允許的情況下，走行軌應(yīng)盡可能選用重型軌，并確保鋼軌接頭的電氣連接可靠，使回流路徑的阻值盡可能低，以降低鋼軌的阻抗，減少雜散電流的可靠。（2）縮短變電所之間的距離：根據(jù)雜散電流的估算公式，雜散電流的大小與供電距離的平方成正比，所以在可能的情況下，盡量縮短兩所變電所之間的距離可以有效地降低雜散電流的泄漏。（3）保證鋼軌與道床的良好絕緣：對(duì)從鋼軌向大地泄漏的部分均采取隔離措施，也可以有效的減少雜散電流的泄露。例如可以在鋼軌鋼軌下加絕緣墊，并使用絕緣扣件。由于雜散電流在道岔處的危害更大，所以在道岔處應(yīng)加強(qiáng)絕緣。（4）加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)：在日常的養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，也要注意對(duì)道床的定期清洗，以及時(shí)去除油污，對(duì)軌道內(nèi)的積水也應(yīng)及時(shí)排出，以保證道床的干燥，確保鋼軌與道床的良好絕緣。

3.2 被動(dòng)防治

（1）利用結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋構(gòu)成雜散電流收集網(wǎng)。針對(duì)已經(jīng)泄露的雜散電流，為了避免其對(duì)城市軌道地下結(jié)構(gòu)的腐蝕，可以利用隧道，車(chē)站，整體道床內(nèi)，隧道縱壁內(nèi)的結(jié)構(gòu)鋼筋構(gòu)成連續(xù)的回路，形成雜散電流的收集網(wǎng)，使泄漏的電流沿著收集網(wǎng)返回牽引變電所再通過(guò)電纜將排流網(wǎng)引出端子與排流柜連接，通過(guò)排流柜進(jìn)行極性排流，使雜散電流及時(shí)地回到牽引所整流器的負(fù)極，從而減少雜散電流的危害。

（2）針對(duì)埋地管線的防治措施。對(duì)于一些處在雜散電流影響區(qū)域內(nèi)的重要管線，如煤氣管線，自來(lái)水管線，石油管線等，也可以通過(guò)采用以下措施來(lái)降低雜散電流的危害。如：隔離法：在管道外壁涂絕緣涂料，進(jìn)而將管道與外界雜散電流隔離開(kāi)。但由于涂料的密閉性不好，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后會(huì)開(kāi)裂，從而使保護(hù)效果降低。排流法：將被保護(hù)的管道與軌道陽(yáng)極區(qū)直接相連，使管道處于陰極電位來(lái)避免被雜散電流侵害，但這一措施使得地下管道也成為雜散電流的流出點(diǎn)，對(duì)未被保護(hù)的設(shè)施的損害會(huì)加劇。外加電流法：通過(guò)額外的電源將被保護(hù)管道與電源的負(fù)極相連，電源的正極則與耐腐蝕材料相連，可以有效地保護(hù)管道，但因需要額外設(shè)置保護(hù)設(shè)施，維護(hù)與施工較為復(fù)雜，且工程造價(jià)較高。犧牲陽(yáng)極法：將一些比管道金屬活潑的犧牲金屬與管道進(jìn)行電氣連接，根據(jù)原電池原理，犧牲金屬會(huì)先腐蝕，從而起到保護(hù)管道的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

地鐵運(yùn)行的過(guò)程中常有雜散電流的泄漏。雜散電流會(huì)導(dǎo)致軌道內(nèi)結(jié)構(gòu)物的鋼筋腐蝕，混凝土開(kāi)裂等，從而影響相關(guān)設(shè)施的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至造成災(zāi)難性的事故。因此在地鐵的設(shè)計(jì)與施工以及日常的維護(hù)過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)雜散電流的防治。做到：“以防為主，以排為輔，防排結(jié)合，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)”，從而保障地鐵的安全運(yùn)營(yíng)。

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