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[摘要]阐述了地铁杂散电流的产生原因，分析杂散电流对地铁中的电气设备运行造成的影响，及对结构钢和附近的金属管线造成的危害。并对运营后的地铁线路减少杂散电流的方法进行探讨。
[关键词]杂散电流 危害 防护 控制方法
中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）13-0229-01
1 概述
1969年，国内第一条地铁线路在北京建成并投入试运营。随着时代的发展，上海、天津、广州、深圳等城市也先后有地铁线路投运。地铁的快速发展也引起了人们对杂散电流腐蚀问题的关注。据不完全统计，佛山、深圳、宁波等燃气公司先后提出地铁的杂散电流对其设备造成不同程度的影响。鉴于此，本文对地铁杂散电流的产生原因，杂散电流对地铁设备的影响，及对附近的金属管线造成的危害等方面进行分析。并探讨运营地铁线路减少杂散电流的方法。
2 杂散电流的定义
杂散电流又称迷失电流，是指不按照规定路线流动的电流。通常，地铁采用走行钢轨回流的直流牵引供电系统，接触网与牵引变电所的正母线连接，回流轨与负母线连接。由于回流轨具有纵向电阻，从电客车至变电所负母线之间的回流轨上就会产生电压降，电客车附近的回流轨电位相对高，形成轨道阳极区。而回流轨与地做不到完全绝缘，因此就有正向漏泄电流流入大地，即产生杂散电流。
杂散电流从回流轨漏出后，经过地铁的道床流入大地，然后从大地流回钢轨回流点。若地铁附近有导电性能较好的埋地金属管线，则有一部分杂散电流选择电阻率较低的埋地金属管线作为流通路径，在变电所附近从金属管线中流出流回变电所。
3 杂散电流的危害
3.2 有可能影响地铁安全运营
杂散电流流入电气接地装置，将引起过高的接地电位，有可能使某些设备无法正常工作，甚至会危及人身安全。杂散电流增大，会使钢轨电位发生变化，进而引起钢轨与框架之间的电位差发生变化。当钢轨与框架的电位差达到框架保护整定一段值时，会引起电压型框架保护报警；当钢轨与框架电位差达到或超过框架保护整定二段值，启动延时后，如电压信号一直未降低，就有可能引起牵引变电所的框架保护动作。无论是框架保护报警还是框架保护动作，都给地铁牵引供电的安全带来不利影响，直接威胁地铁的正常的运营。
3.3 危及地铁乘客的安全。
地铁回流轨除了作为牵引回流的通路与牵引变电所的负极相连外，还与屏蔽门相连起到屏蔽门框架保护作用。当回流轨某处或局部与大地间的绝缘比其他地方低，则该处的轨电位就会较低，而其他地方的轨电位会被抬高，造成部分地方的轨电位异常。这样的电位会对乘客的安全构成威胁。
4 杂散电流的防护
杂散电流的防护应采取“以堵为主，以排为辅，防排结合，加强监测”的原则。目前杂散电流防护设计方法可分为3种：堵、排、测。其中“排”是对已产生的杂散电流采取排流或其它方法减少其腐蚀危害；“测”是对杂散电流进行实时监测，一旦发现杂散电流过高则采取一定的对策来减轻其危害。可见“排”、“测”两法都不能减少杂散电流的产生。下面重点探讨“堵”的方法。
“堵”是通过控制杂散电流产生的源头，以减少杂散电流产生的数量。根据杂散电流腐蚀防护设计分析可得，影响杂散电流产生的因素主要分为以下三类：
4.1 回流通路回流情况
地铁杂散电流腐蚀防护设计中，通常两条钢轨同时作为牵引列车回流用。牵引变电所的车站都设置有回流线，回流线是一般由两组5根150mm2DC1500V直流电缆分别接两根钢轨，即每处回流点有10根电缆。平均每200米，两钢轨之间设置有均流线，以减小钢轨阻抗。上下行之间每隔500米也设置有均流线。回（均）流线与回流轨主要通过光焊机焊接（也可在轨腰打孔通过螺栓连接）的方式进行连接，若是焊接（连接）的效果不理想，造成接触电阻过大，可能造成回流不畅，进而加大杂散电流的产生。
钢轨也是回流通路中重要的设备之一，设计要求单位长度钢轨电阻大小为R=13.7μΩ。但是，利用短路电流法对运营线路的钢轨电阻进行测试时，发现回流轨实际的电阻数据远大于设计值。原因是钢轨技术参数未达标或接头、道岔处的接续电缆、鱼尾板等导流不畅。回流轨电阻高于设计值，也可能影响回流效果。
4.2 回流轨对地绝缘性能
4.3 排流网的连续性
地铁结构钢筋均需根据相应标准进行搭接焊，以确保电气连续。车站中间变形缝、区间隧道的变形缝、车站和区间隧道接口处的施工缝等两侧用50？5mm2的扁铜和侧墙表层结构钢筋焊接引出连接端子，两侧的连接端子通过1？95mm2的铜电缆连接。若是连接端子出现缺失、断裂等情况，就造成该位置的排流网出现断裂点，而杂散电流正有可能从这些断裂点跑出。
通过以上因素的分析，减少杂散电流产生主要是通过降低回流回路的阻值，增加回流轨对地绝缘来实现：
①选用符合技术规格的钢轨，采用无缝焊接技术，减少钢轨接头；钢轨接头处、道岔接头处设置足够的接续电缆，并确保有效焊接或连接。若回流轨电阻仍偏大，可在不影响其他专业设备正常运行的前提下，通过轨旁并联回流专用电缆的方式，增加回流通路。
②回（均）流线的设置数量应符合设计要求。电缆与回流轨连接牢靠，绝缘部分应具备良好绝缘性能；排查连接端子的连接情况，出现断点及时补焊；确保单向导通装置的正常运行等。
③钢轨设置为点支撑，增设绝缘垫，保证其绝缘性能；保持隧道内，特别是钢轨支撑部位的清洁、干燥，及时钢轨旁异物；穿过轨底的金属管线应与钢轨绝缘。
5 结论
杂散电流是一种有害的电流，会给地铁系统的设备及周边设施造成多方面的危害。不管是初期设计还是后期运营管理，各方都应对地铁杂散电流予以重视，对其采取有效的防护和治理措施，以确保设备的安全运行。
参考文献
[1] 李威 “地铁杂散电流的监测与防治”《城市轨道交通研究》2003年弟4期，48页.
[2] 金醒群“地铁杂散电流对埋地钢质燃气管道的腐蚀”《煤气与热力》 2012年第三期，32卷，A31页.
[3] 曹晓斌，吴广宁，付龙海，李增，任晓娜.“地铁杂散电流的危害及其防治”《城市轨道交通》，2006年弟4期，32页.
作者简介
李正国，男，广东，1985年1月，广州市地下铁道总公司运营事业总部，电气助理工程师，地铁供电.
[关键词]杂散电流 危害 防护 控制方法
中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）13-0229-01
1 概述
1969年，国内第一条地铁线路在北京建成并投入试运营。随着时代的发展，上海、天津、广州、深圳等城市也先后有地铁线路投运。地铁的快速发展也引起了人们对杂散电流腐蚀问题的关注。据不完全统计，佛山、深圳、宁波等燃气公司先后提出地铁的杂散电流对其设备造成不同程度的影响。鉴于此，本文对地铁杂散电流的产生原因，杂散电流对地铁设备的影响，及对附近的金属管线造成的危害等方面进行分析。并探讨运营地铁线路减少杂散电流的方法。
2 杂散电流的定义
杂散电流又称迷失电流，是指不按照规定路线流动的电流。通常，地铁采用走行钢轨回流的直流牵引供电系统，接触网与牵引变电所的正母线连接，回流轨与负母线连接。由于回流轨具有纵向电阻，从电客车至变电所负母线之间的回流轨上就会产生电压降，电客车附近的回流轨电位相对高，形成轨道阳极区。而回流轨与地做不到完全绝缘，因此就有正向漏泄电流流入大地，即产生杂散电流。
杂散电流从回流轨漏出后，经过地铁的道床流入大地，然后从大地流回钢轨回流点。若地铁附近有导电性能较好的埋地金属管线，则有一部分杂散电流选择电阻率较低的埋地金属管线作为流通路径，在变电所附近从金属管线中流出流回变电所。
3 杂散电流的危害
3.2 有可能影响地铁安全运营
杂散电流流入电气接地装置，将引起过高的接地电位，有可能使某些设备无法正常工作，甚至会危及人身安全。杂散电流增大，会使钢轨电位发生变化，进而引起钢轨与框架之间的电位差发生变化。当钢轨与框架的电位差达到框架保护整定一段值时，会引起电压型框架保护报警；当钢轨与框架电位差达到或超过框架保护整定二段值，启动延时后，如电压信号一直未降低，就有可能引起牵引变电所的框架保护动作。无论是框架保护报警还是框架保护动作，都给地铁牵引供电的安全带来不利影响，直接威胁地铁的正常的运营。
3.3 危及地铁乘客的安全。
地铁回流轨除了作为牵引回流的通路与牵引变电所的负极相连外，还与屏蔽门相连起到屏蔽门框架保护作用。当回流轨某处或局部与大地间的绝缘比其他地方低，则该处的轨电位就会较低，而其他地方的轨电位会被抬高，造成部分地方的轨电位异常。这样的电位会对乘客的安全构成威胁。
4 杂散电流的防护
杂散电流的防护应采取“以堵为主，以排为辅，防排结合，加强监测”的原则。目前杂散电流防护设计方法可分为3种：堵、排、测。其中“排”是对已产生的杂散电流采取排流或其它方法减少其腐蚀危害；“测”是对杂散电流进行实时监测，一旦发现杂散电流过高则采取一定的对策来减轻其危害。可见“排”、“测”两法都不能减少杂散电流的产生。下面重点探讨“堵”的方法。
“堵”是通过控制杂散电流产生的源头，以减少杂散电流产生的数量。根据杂散电流腐蚀防护设计分析可得，影响杂散电流产生的因素主要分为以下三类：
4.1 回流通路回流情况
地铁杂散电流腐蚀防护设计中，通常两条钢轨同时作为牵引列车回流用。牵引变电所的车站都设置有回流线，回流线是一般由两组5根150mm2DC1500V直流电缆分别接两根钢轨，即每处回流点有10根电缆。平均每200米，两钢轨之间设置有均流线，以减小钢轨阻抗。上下行之间每隔500米也设置有均流线。回（均）流线与回流轨主要通过光焊机焊接（也可在轨腰打孔通过螺栓连接）的方式进行连接，若是焊接（连接）的效果不理想，造成接触电阻过大，可能造成回流不畅，进而加大杂散电流的产生。
钢轨也是回流通路中重要的设备之一，设计要求单位长度钢轨电阻大小为R=13.7μΩ。但是，利用短路电流法对运营线路的钢轨电阻进行测试时，发现回流轨实际的电阻数据远大于设计值。原因是钢轨技术参数未达标或接头、道岔处的接续电缆、鱼尾板等导流不畅。回流轨电阻高于设计值，也可能影响回流效果。
4.2 回流轨对地绝缘性能
4.3 排流网的连续性
地铁结构钢筋均需根据相应标准进行搭接焊，以确保电气连续。车站中间变形缝、区间隧道的变形缝、车站和区间隧道接口处的施工缝等两侧用50？5mm2的扁铜和侧墙表层结构钢筋焊接引出连接端子，两侧的连接端子通过1？95mm2的铜电缆连接。若是连接端子出现缺失、断裂等情况，就造成该位置的排流网出现断裂点，而杂散电流正有可能从这些断裂点跑出。
通过以上因素的分析，减少杂散电流产生主要是通过降低回流回路的阻值，增加回流轨对地绝缘来实现：
①选用符合技术规格的钢轨，采用无缝焊接技术，减少钢轨接头；钢轨接头处、道岔接头处设置足够的接续电缆，并确保有效焊接或连接。若回流轨电阻仍偏大，可在不影响其他专业设备正常运行的前提下，通过轨旁并联回流专用电缆的方式，增加回流通路。
②回（均）流线的设置数量应符合设计要求。电缆与回流轨连接牢靠，绝缘部分应具备良好绝缘性能；排查连接端子的连接情况，出现断点及时补焊；确保单向导通装置的正常运行等。
③钢轨设置为点支撑，增设绝缘垫，保证其绝缘性能；保持隧道内，特别是钢轨支撑部位的清洁、干燥，及时钢轨旁异物；穿过轨底的金属管线应与钢轨绝缘。
5 结论
杂散电流是一种有害的电流，会给地铁系统的设备及周边设施造成多方面的危害。不管是初期设计还是后期运营管理，各方都应对地铁杂散电流予以重视，对其采取有效的防护和治理措施，以确保设备的安全运行。
参考文献
[1] 李威 “地铁杂散电流的监测与防治”《城市轨道交通研究》2003年弟4期，48页.
[2] 金醒群“地铁杂散电流对埋地钢质燃气管道的腐蚀”《煤气与热力》 2012年第三期，32卷，A31页.
[3] 曹晓斌，吴广宁，付龙海，李增，任晓娜.“地铁杂散电流的危害及其防治”《城市轨道交通》，2006年弟4期，32页.
作者简介
李正国，男，广东，1985年1月，广州市地下铁道总公司运营事业总部，电气助理工程师，地铁供电.