预防杂散电流腐蚀的城市轨道交通概论

由于在直流牵引系统中走行轨对地存在电位差，而走行轨虽然采用了绝缘安装方式但并不能绝对绝缘，因此会产生泄漏电流，这类电流称为杂散电流。杂散电流会对走行轨、结构体的金属构件、线路周围的埋地金属管线造成电腐蚀，影响构件强度，造成管线穿孔等情况。

1.杂散电流的产生

目前，国内城市轨道交通都采用直流牵引供电方式，牵引变电所正极通过架空接触网或接触轨为列车送电，再经过走行轨流回牵引变电所负极。由于走行轨自身存在电阻，在列车与牵引变电所之间的部分，走行轨会与大地存在电位差，因此部分回流电流不是从走行轨直接回流到负极，而是由走行轨向地泄漏，然后在某些地方重新流回走行轨或直接回到负极。

2.杂散电流的危害

杂散电流对城市轨道交通系统来说是一种有害的电流。因为杂散电流不仅会使电气系统的部分地点发生电位变化，而且会对系统内外的金属体产生电腐蚀。归纳起来，杂散电流的危害主要有以下几个方面。

（1）引起接地电位过高。如果杂散电流流入电气接地装置，将会引起接地装置的接地电位过高，导致某些设备无法正常工作。

（2）引起框架保护误动作。如果走行轨对地绝缘变差，走行轨对地泄漏电流增加，会使杂散电流增大，引起牵引变电所的框架保护动作。框架保护会使整个牵引变电所的直流断路器跳闸，同时联跳相邻牵引变电所对应的馈线开关，造成较大范围的停电事故，影响线路的正常运行。

（3）引起走行轨及其附件的腐蚀。由于列车的不断移动，走行轨的阳极区和阴极区也在不断变化，处于阳极区的走行轨就容易发生电腐蚀。根据资料显示，隧道内及道岔等部位走行轨的杂散电流腐蚀更为明显，道钉也有被杂散电流腐蚀的现象，且腐蚀多发生在钉入部位，在外观检查时很难发现。

（4）引起结构体中钢筋的腐蚀。杂散电流不会直接对结构体中的混凝土产生影响，但如果混凝土中存在钢筋，则钢筋会起到汇集杂散电流的作用。当杂散电流从钢筋流向混凝土时，钢筋呈阳性并产生腐蚀，腐蚀产物在阳极处的堆积会以机械作用排挤混凝土而使之开裂。混凝土开裂会使水分侵入，造成电腐蚀进一步加剧。如果结构体中的钢筋与钢轨发生有电接触，则更容易受到杂散电流的腐蚀。

（5）引起线路周围埋地金属管线的腐蚀。对于城市轨道交通线路周围的埋地金属管线，不管是平行于线路的还是与线路交叉的，都可能不同程度地受到杂散电流的腐蚀。如果埋地的金属管线管壁较薄，则在阳极区容易被腐蚀穿孔。(www.xing528.com)

3.杂散电流的防护与监测

对杂散电流的防护与监测主要从控制杂散电流的产生、设置杂散电流的收集装置、监测杂散电流三个方面进行。

（1）控制杂散电流的产生。

杂散电流的防护是以防为主，即从源头上控制和减小杂散电流的产生。杂散电流的大小与走行轨的电位成正比，与走行轨对地泄漏电阻成反比。走行轨电位与牵引变电所的距离、走行轨的纵向电阻、牵引电流有关。所以，控制杂散电流的产生就要从影响杂散电流大小的因素入手，如在变电所设置钢轨电位限制装置来控制钢轨电位；减小钢轨纵向电阻，即减小钢轨纵向电压降；使用绝缘扣件、绝缘垫、绝缘缓冲垫板等来增加走行轨与道床之间的绝缘过渡电阻，以减小杂散电流。

（2）设置杂散电流收集装置。

城市轨道交通运营初期，由于杂散电流防护措施到位，能有效地减少杂散电流的产生。但随着运行时间的推移，走行轨对地绝缘水平下降，杂散电流有可能超标，此时就要采取必要的措施以降低杂散电流的危害，设置排流装置是有效、可行的方法。因此，在城市轨道交通建设时，应适当设置杂散电流收集网及排流装置，以便在必要时将杂散电流引回牵引变电所。

（3）监测杂散电流。

虽然城市轨道交通已经设置了完善的杂散电流控制措施，并设置了排流装置作为应急措施，但还要加强对杂散电流的监测。对杂散电流监测的目的，一是在杂散电流临时超标时控制排流装置启动，二是在杂散电流经常超标或严重超标时采取措施提高走行轨对地绝缘水平。