身份证：440825198702021***
【摘要】：在城市地铁和轻轨等轨道交通运输系统中，一般采用直流牵引供电制式，走行轨回流，因此不可避免会有电流从走行轨泄入大地，对地下或地面的金属构件如结构钢筋、地下管线等产生严重的腐蚀。腐蚀不仅造成大量的金属损失，更为严重的是，可能造成结构的破坏和其他系统的损害，由于腐蚀的隐蔽性和突发性，一旦发生事故，往往会造成灾难性的后果，因此，对杂散电流防护必须给予足够的重视，因此在运营维护中必须研究地铁杂散电流的分布状态，采取有效的措施减少杂散电流腐蚀，确保系统正常运营。
【关键词】：轨道交通地铁，杂散电流，危害及防治
在地铁供电系统是以走行轨为回流导体通路的1500V直流牵引供电系统。由于运营环境、经济及其它方面的限制，由于走行轨不可能完全绝缘于道床结构，加上运行过程中弓网及轮轨摩擦产生的金属粉尘，在地下潮湿的环境中导致轨道与道床之间的绝缘电阻不断降低。因此钢轨不可避免地向道床及其它结构泄露电流；而且回流轨存在电压降，从而导致一部分负荷电流，从轨道流到轨枕和道床及地下钢轨金属设施中去，这样由钢轨回流至牵引变电所的电流就有一部分经由大地流回牵引变电所。这部分电流因大地土壤的导电性质、地下金属管道或结构钢筋位置的不同，可以分布很广，故称之为“杂散电流”，有的资料上也称之为“迷流”。（如图1）
图1
1、杂散电流的形成与危害
地铁（轻轨）采用直流供电方式，利用钢轨作为回流线，由于钢轨对地绝缘不充分，部分负荷电流泄漏于大地，形成杂散电流。它有以下几方面的危害：
1.1杂散电流腐蚀金属
①杂散电流对地铁或轻轨隧道结构钢筋及地下钢铁金属设施，产生严重的腐蚀。
②杂散电流引起的腐蚀比自然腐蚀要剧烈得多。杂散电流引起的腐蚀与钢铁在电解质中发生的自然腐蚀不同，杂散电流腐蚀是由于外部电源泄漏的电流作用而引起的结果，而自然腐蚀的电流是自发进行的，且杂散电流在数值上要比自然腐蚀的电流大几十倍，甚至上千倍。
③腐蚀强度大，危害大。范围广，随机性强。腐蚀激烈，腐蚀集中于局部位置，当有防腐层时，往往集中于防腐层的缺陷部位。
④根据法拉第电解定律，每1A的杂散电流，每年可腐蚀钢铁金属9.11kg。
1.2杂散电流造成人身触电（如图2）
图2
①地铁轨道为长轨，是由多节轨道焊接而成，因此轨道接缝电阻值较大，而使轨道与结构钢之间的电位差增加，如果轨道接缝处开焊，轨道接缝电阻更大，这使轨道与结构钢之间的电位差更高。
②地铁轨道与站台间（钢轨与结构钢间）有时会出现异常电压，为了保护乘客和铁路员工的安全，免遭钢轨与结构钢间接触电压的伤害，根据德国标准VDE0115第一部分（6/82）所规定：轨道与结构钢间的电位差（接触电压）不得超过92V。
③监测轨道对结构钢筋的电位变化，就可以监测轨道纵向电阻值的变化，也就可以监测走行轨回流的情况。
1.3杂散电流烧毁排流设备
①轨道与轨枕之间有绝缘相隔，如果由于某种原因，绝缘物损坏，轨道与排流网短路，这时将有非常大的杂散电流，通过排流网、排流柜，流回牵引变电所，排流柜中的核心元件排流二极管的容量有限，一般通流能力不超过200A，因此过大的杂散电流可能烧毁排流柜。
②如果排流柜设置熔断器保护，会造成排流支路的中断，在最需要排流的时候，排流柜起不到应有的作用。
③杂散电流除腐蚀地下管线外，杂散电流使通信导线与附近大地形成电位差，会在接地的通信设备机架上形成高电位，影响通信，甚至危及设备和人员的安全。
2、地铁杂散电流腐蚀的防护
2.1杂散电流对土建结构钢筋、设备金属外壳及其它地下金属管线产生的电化学腐蚀，即杂散电流腐蚀。为确保地铁能够长期安全运行，杂散电流防护专业应根据地铁牵引供电、土建结构特点，与相关的土建、隧道、给排水、环控、供电、通信等专业配合，设计可靠的防护方案，但应经济、合理，便于工程施工。对杂散电流防护设计的原则，应该是：“以堵为主，以排为辅，防排结合，加强监测，防止外泄”，具体则体现为：
①、堵：隔离、控制所有可能的杂散电流泄漏途径，减少杂散电流进入地铁的主体结构、设备及可能与其相关的设施。
②、排：通过杂散电流的收集及排流系统，提供杂散电流返回至牵引变电所负母排的通路，以减少腐蚀。
③、测：监视、测量杂散电流的大小，设计完备的杂散电流监测系统。
2.2主要防护方案
①确保畅通的牵引回流系统。
②直流供电设备和回流轨系统、屏蔽门设备采用绝缘法安装。
③为保护整体道床内结构钢筋不受杂散电流腐蚀及减少杂散电流扩散，利用整体道床内结构钢筋的可靠电气连接，形成主要的杂散电流收集网。
④在条件允许情况下，尽可能增强整体道床结构与隧道(车站)结构间的绝缘措施。
⑤为保护地下隧道(车站)内结构钢筋不受杂散电流腐蚀及减少杂散电流向地铁外扩散，利用隧道(车站)内结构钢筋的可靠电气连接，形成辅助杂散电流收集网。
⑥牵引变电所预留排流装置位置及孔洞，以便将来轨道绝缘降低，杂散电流增大时，及时安装排流装置使收集网(主收集网、辅助收集网)中杂散电流有畅通的电气回路。
⑦车辆段引入线与正线间，停车库内钢轨与库外钢轨间设单向导通设备。车辆段引入线与正线间，停车库内钢轨与库外钢轨间设单向导通设备。
⑧各类管线设备应从材质或其它方面采取绝缘措施，减少杂散电流对其腐蚀及通过其向地铁外部泄漏。
⑨正线车站及车辆段设钢轨电位限制装置。
⑩设立完备的杂散电流监测系统。（如图3）
杂散电流防护系统模式及组成
•分区监测模式
所谓分区监测是指以每个供电区间为一个区间段。
每个供电区间的所有信息最终上传到监测装置，与SCADA系统的通信也由监测装置完成
要求每个牵引变电所提供SCADA接口
图3
3、结束语
城市地铁和轻轨等轨道交通运输系统中迷流的检测与防治是一项复杂的技术难题，需要综合多种方法进行治理。随着我国城市地铁建设进入繁荣期，对杂散电流的防护需要在地铁设计、建设以及运营维护几个阶段进行紧密的联系，需要各部门及相关专业人员的相互协作，对杂散电流的分布规律及各种影响杂散电流分布的因素进行具体分析从而设计出合理的防护杂散电流的方案，才能降低建设成本和运营维护成本。
参考文献
[1]杨继东.地铁杂散电流的危害与防护[J].中国高新技术企业，2014.
[2]李威.地铁杂散电流腐蚀监测及防护技术[M]中国矿业大学出版社，2004.
[3]周晓军、高波.地铁迷流对钢筋混泥土中钢筋腐蚀的试验研究[J]铁道学报，1999.