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摘要：本文通过分析轨道交通杂散电流的形成及其危害，并对杂散电流的防护技术进行了论述，通过防护技术使得杂散电流尽可能完全回到牵引变电所负极，从而确保轨道交通的运营安全。
关键词：轨道交通；杂散电流；防护措施
在城市轨道交通运输系统中，通常采用DC电力牵引供电方式，接触网（或第三轨）为正极，运行轨道为负回流线。驱动机车的牵引电机会在电力机车获取动能后就将电能转换为动能，然后经由与机车车轮相接触的轨道回流至轨道交通牵引变电所。因大地也是导体且电位为零，所以在回流过程中会有一部分将流入大地，一部分会沿着大地流向牵引变电所；而此时将会一直留在大地中的电流就是杂散电流。轨道交通杂散电流对地铁周围地下金属管道、主体结构中的钢筋发生电化学腐蚀，这样就会缩短金属管线的寿命，降低地下钢筋混凝土结构的强度和耐久度，甚至会造成重大人生事故的发生。因此我们必须通过采取防护措施来解决这个问题。
一、地下杂散电流的形成与危害
（一）地下杂散电流的形成
在直流牵引供电系统中，牵引变电站的正极与接触网相连，以钢轨作为负极回流导体，经过回流线与牵引变电站的负极相连。在轨道交通运营时，钢轨中流过电流，在走行轨其自身电阻上会形成一个对地的电位分布，使走行轨中一部分电流通过过渡电阻向道床和主体结构钢筋泄漏，并在某个地方将流回走行轨和牵引变电所负极。泄漏到道床及主体结构钢筋的电流好像迷失方向一样，哪里电位低，它就流向哪里，哪里电阻率低就从哪里流过，形成杂散电流，也称迷流。轨道交通杂散电流形成原理图如下图所示。
轨道交通杂散电流形成原理图
（二）杂散电流的危害
首先，杂散电流在流出主体结构钢筋和城市自来水、煤气及石油等其他金属管线处时会产生电化学腐蚀，尤其城轨运行很多年后，走行轨与道床之间的绝缘扣件就会发生老化而且外表也会脏污，从而将会减小走行轨和排流网之间的过渡电阻，则杂散电流增大，日积月累，造成比较严重的腐蚀。
其次，轨道交通系统的钢轨及其一些附件存在比较严重的腐蚀，特别是钉入道床的道钉不但经常会被杂散电流腐蚀，而且还会因为钢钉已钉入地下而很难发现腐蚀状态。
除以上两个方面以外，杂散电流还会使钢轨电位限制器发生误动作，从而使得牵引变电所负极会被作为排流柜使用，这样也会降低钢轨电位限制器的使用寿命。
二、轨道交通防护杂散电流的防护技术措施
轨道交通线路杂散电流防护是一项系统工程。杂散电流防护系统应坚持“以堵为主，以排为辅；堵排结合，加强监视”的原则，采用先进的技术手段，使综合防治效果达到现行国内和国际的有关标准的要求。为此采取下列措施：
（一）“堵”—源控制法
包含两层意思：一是可以通过限制供电区段的长度、减小供电区段中负载和轨道电位、设置轨道均流线和轨道电位限制器来减小杂散电流。直流电源和回流轨道采用的是绝缘安装，从而减少杂散电流。
二是走行轨与地绝缘越好，杂散电流也就越小，为此在轨道与轨枕之间、紧固螺栓与轨枕之间、扣件与轨枕之间采取绝缘措施，要求每公里轨道对杂散电流收集网的泄漏电阻值大于15欧姆。
（二）“排”—排流法
利用杂散电流的首次经过的通路—道床内的结构钢筋，将钢筋良好连通形成一道屏蔽网，不但防止杂散电流向道床外部漏泄，还可以避免危及市政公共设施。地铁排流网由混凝土整体道床内的杂散电流收集钢筋网和主体结构网构成。
（1）杂散电流收集网。除用来给钢轨枕木穿孔固定用的钢筋外，在枕木下方的混凝土道床内，我们要设置杂散电流收集钢筋网。这样就可以收集由走行轨泄露出的杂散电流了，并通过此方式可将杂散电流排送回到牵引变电所的负极，从而避免了杂散电流流入混凝土钢筋和地下的其他金属导体。
（2）主体结构排流网。我们对区间隧道混凝土主体结构和衬砌混凝土有比较高的要求：①混凝土主体结构必须具有性能良好的防水层；②衬砌混凝土必须具有较高的低透水性和电阻率。采用连续焊接使结构加固，同时主体结构应该在区间隧道变形缝中进行焊接。同时还要设置检测杂散电流的端子，并且将钢筋与变形缝处的端子相连在一起，为后期的排流措施就做好了充分的准备。
（三）“测”—监测法
地铁系统杂散电流的泄漏受轨道电位的影响很大，所以轨道电位的测量检测也是非常重要的。
在监测点处，上下行道床上各设两个参比电极，侧墙设两个参比电极，并穿越洞壁打入土壤，穿越部位应做好防水处理。将参比电极以及道床，隧道洞体、走行轨测量端子通过测量导线引入当地接线盒的传感器，测量信号再经测试电缆引入车站变电所内的数据处理单元。该单元一方面具备当地测量功能，以便移动测试装置随时监测；另一方面具备测量信号传输功能，将信息通过上位机进入远动系统向控制中心传送。
三、结语
随着网络技术和轨道交通牵引供电技术的不断提高与发展，使杂散电流监测系统不断的向集中管理方向发展。由于杂散电流防护技术对轨道交通供电系统来说是一个非常重要的研究课题，其中监测技术是防护技术中比较重要的研究内容，因此杂散电流防護技术措施及新的监测技术将会进一步提高与完善。
参考文献：
[1]李学武.城市轨道交通供变电技术[M].成都：西南交通大学出版社，2016，：166199.
[2]上海申通地铁集团.城市轨道交通变配电技术[M].中国铁道出版社，2016：140145.
[3]王亚妮.变配电技术[M].中国铁道出版社，2006：265266.
关键词：轨道交通；杂散电流；防护措施
在城市轨道交通运输系统中，通常采用DC电力牵引供电方式，接触网（或第三轨）为正极，运行轨道为负回流线。驱动机车的牵引电机会在电力机车获取动能后就将电能转换为动能，然后经由与机车车轮相接触的轨道回流至轨道交通牵引变电所。因大地也是导体且电位为零，所以在回流过程中会有一部分将流入大地，一部分会沿着大地流向牵引变电所；而此时将会一直留在大地中的电流就是杂散电流。轨道交通杂散电流对地铁周围地下金属管道、主体结构中的钢筋发生电化学腐蚀，这样就会缩短金属管线的寿命，降低地下钢筋混凝土结构的强度和耐久度，甚至会造成重大人生事故的发生。因此我们必须通过采取防护措施来解决这个问题。
一、地下杂散电流的形成与危害
（一）地下杂散电流的形成
在直流牵引供电系统中，牵引变电站的正极与接触网相连，以钢轨作为负极回流导体，经过回流线与牵引变电站的负极相连。在轨道交通运营时，钢轨中流过电流，在走行轨其自身电阻上会形成一个对地的电位分布，使走行轨中一部分电流通过过渡电阻向道床和主体结构钢筋泄漏，并在某个地方将流回走行轨和牵引变电所负极。泄漏到道床及主体结构钢筋的电流好像迷失方向一样，哪里电位低，它就流向哪里，哪里电阻率低就从哪里流过，形成杂散电流，也称迷流。轨道交通杂散电流形成原理图如下图所示。
轨道交通杂散电流形成原理图
（二）杂散电流的危害
首先，杂散电流在流出主体结构钢筋和城市自来水、煤气及石油等其他金属管线处时会产生电化学腐蚀，尤其城轨运行很多年后，走行轨与道床之间的绝缘扣件就会发生老化而且外表也会脏污，从而将会减小走行轨和排流网之间的过渡电阻，则杂散电流增大，日积月累，造成比较严重的腐蚀。
其次，轨道交通系统的钢轨及其一些附件存在比较严重的腐蚀，特别是钉入道床的道钉不但经常会被杂散电流腐蚀，而且还会因为钢钉已钉入地下而很难发现腐蚀状态。
除以上两个方面以外，杂散电流还会使钢轨电位限制器发生误动作，从而使得牵引变电所负极会被作为排流柜使用，这样也会降低钢轨电位限制器的使用寿命。
二、轨道交通防护杂散电流的防护技术措施
轨道交通线路杂散电流防护是一项系统工程。杂散电流防护系统应坚持“以堵为主，以排为辅；堵排结合，加强监视”的原则，采用先进的技术手段，使综合防治效果达到现行国内和国际的有关标准的要求。为此采取下列措施：
（一）“堵”—源控制法
包含两层意思：一是可以通过限制供电区段的长度、减小供电区段中负载和轨道电位、设置轨道均流线和轨道电位限制器来减小杂散电流。直流电源和回流轨道采用的是绝缘安装，从而减少杂散电流。
二是走行轨与地绝缘越好，杂散电流也就越小，为此在轨道与轨枕之间、紧固螺栓与轨枕之间、扣件与轨枕之间采取绝缘措施，要求每公里轨道对杂散电流收集网的泄漏电阻值大于15欧姆。
（二）“排”—排流法
利用杂散电流的首次经过的通路—道床内的结构钢筋，将钢筋良好连通形成一道屏蔽网，不但防止杂散电流向道床外部漏泄，还可以避免危及市政公共设施。地铁排流网由混凝土整体道床内的杂散电流收集钢筋网和主体结构网构成。
（1）杂散电流收集网。除用来给钢轨枕木穿孔固定用的钢筋外，在枕木下方的混凝土道床内，我们要设置杂散电流收集钢筋网。这样就可以收集由走行轨泄露出的杂散电流了，并通过此方式可将杂散电流排送回到牵引变电所的负极，从而避免了杂散电流流入混凝土钢筋和地下的其他金属导体。
（2）主体结构排流网。我们对区间隧道混凝土主体结构和衬砌混凝土有比较高的要求：①混凝土主体结构必须具有性能良好的防水层；②衬砌混凝土必须具有较高的低透水性和电阻率。采用连续焊接使结构加固，同时主体结构应该在区间隧道变形缝中进行焊接。同时还要设置检测杂散电流的端子，并且将钢筋与变形缝处的端子相连在一起，为后期的排流措施就做好了充分的准备。
（三）“测”—监测法
地铁系统杂散电流的泄漏受轨道电位的影响很大，所以轨道电位的测量检测也是非常重要的。
在监测点处，上下行道床上各设两个参比电极，侧墙设两个参比电极，并穿越洞壁打入土壤，穿越部位应做好防水处理。将参比电极以及道床，隧道洞体、走行轨测量端子通过测量导线引入当地接线盒的传感器，测量信号再经测试电缆引入车站变电所内的数据处理单元。该单元一方面具备当地测量功能，以便移动测试装置随时监测；另一方面具备测量信号传输功能，将信息通过上位机进入远动系统向控制中心传送。
三、结语
随着网络技术和轨道交通牵引供电技术的不断提高与发展，使杂散电流监测系统不断的向集中管理方向发展。由于杂散电流防护技术对轨道交通供电系统来说是一个非常重要的研究课题，其中监测技术是防护技术中比较重要的研究内容，因此杂散电流防護技术措施及新的监测技术将会进一步提高与完善。
参考文献：
[1]李学武.城市轨道交通供变电技术[M].成都：西南交通大学出版社，2016，：166199.
[2]上海申通地铁集团.城市轨道交通变配电技术[M].中国铁道出版社，2016：140145.
[3]王亚妮.变配电技术[M].中国铁道出版社，2006：265266.