现代有轨电车供电系统：杂散电流腐蚀防护方案

杂散电流腐蚀防护系统采用“以防为主，防排结合”的原则进行设计。走行轨下设置绝缘垫，杂散电流腐蚀防护系统设置监测网和杂散电流排流网。

（1）杂散电流腐蚀防护方案 城市现代有轨电车基建主体结构钢筋、电气设备、沿线附近的金属管线经常遭受杂散电流的电化学腐蚀。线路设计过程中，通过对车辆运行区段划分，形成以下技术方案。

1）正线线路。

本工程线路敷设方式为地面线路，局部线路敷设于既有桥梁上，提出具体防护方案如下。

本工程正线道床均采用整体道床，轨道专业走行轨安装采取绝缘措施，走行轨对地过渡电阻不小于2Ω·km。

整体道床的钢筋与路基底板钢筋以及桥梁钢筋均无任何电气连通。

路基在全线设置良好的排水设置，防止雨水在线路范围内积存。

2）车辆段与停车场。

针对车辆段与停车场的特点，杂散电流的防护从钢轨回流以及轨道绝缘入手，主要考虑采用以下措施。

车辆段库内线路走行轨与库外线路之间设置绝缘节，库内走行轨绝缘安装，从而降低车辆段范围内杂散电流泄漏量。

车辆段根据牵引网电分段情况设置牵引回流回路，使牵引电流就近回流。

车辆段内热力、燃气、给水排水等管道采用绝缘性能好的塑料管，如果采用金属管道，应具有双倍加强的绝缘保护层。进出车辆段的各类金属管线在进出车辆段的部位设置绝缘法兰或绝缘短管，与城市管网在电气上隔离，避免杂散电流通过金属管线向车辆段外部泄漏。

3）其他建议。

PU是一种树脂材料，由于其耐油、耐老化、耐辐射等优良性能，在日本这种材料已经被广泛应用于铁路轨枕、土木建筑等领域。日本的包括新干线的许多铁道公司都采用了PU轨枕，而国内的一些地铁线路也采用了该材料，如广州地铁4号线、上海地铁8号线。

由于PU轨枕具有以上性能，同时与混凝土轨枕相比较，混凝土轨枕在潮湿的环境中电阻大大降低，使得走行轨对地过渡电阻降低，PU轨枕的电阻值受潮湿环境的影响小。建议本工程可以采用PU轨枕，同时仍然保留在走行轨和轨枕之间设置绝缘垫，以达到杂散电流“以防为主”的防护原则，从源头减少杂散电流的泄漏量。

（2）杂散电流腐蚀排流方案 回流轨对地电阻随着运营时间推移，走行轨对地泄漏电阻不断降低，从而导致杂散电流逐渐增大，因此设置的排流系统将杂散电流尽量通过排流系统收集，减少杂散电流对于本工程外部地下金属管线及构筑物的危害。

排流网系统为杂散电流泄漏后遇到的电阻较小的回流通路，可以将杂散电流引至各牵引变电所负极的母线回流排，从而将杂散电流限制在本系统内部，阻止其继续向有轨电车系统以外的地方泄漏。

1）排流网的设置。

通过利用道床内的钢筋进行机械连接，形成电气通路，逐层建立起杂散电流的排流网，使杂散电流从走行轨流向道床后，可以再次通过排流网并经走行轨流回牵引变电所。

通过合理地选择杂散电流排流网的钢筋截面，使杂散电流流过钢筋引起收集网的纵向压降不大于0.1V。按照走行轨对地绝缘电阻值不小于2Ω·km进行计算，考虑到全线统一，按照最大牵引变电所间距2km进行计算，排流网面积为3000mm²，全线排流网界面统一规格为3000mm²。

本工程全线及车辆段内均为整体道床型式。利用整体道床及路基内钢筋作为杂散电流腐蚀防护的收集钢筋网。

道床收集钢筋网在道床结构变形缝或沉降缝断开（约6.25m一处），并在两侧引出测量端子。纵向排流钢筋网通过绝缘电缆将所有引出道床表面的测量端子连接成连续的排流网，以建立一条低阻抗的杂散电流收集、排放通路。最后将杂散电流通过排流柜内的单向导通元件使杂散电流流回至直流负母线。

2）排流柜。

每座牵引变电所内均设置了一台杂散电流排流柜，排流柜的一端通过电缆与牵引变电所负极柜的负母排相连，另一端与杂散电流排流网的排流端子相连。(www.xing528.com)

排流柜在线路开通时安装到位，但杂散电流值在满足要求时排流柜不投入运行。只有当监测到道床排流网钢筋极化电位值超过设定数值时，排流柜才投入运行，道床排流网开始排流。

排流柜应具有如下功能：

单向极性排流。

自动调节排流电流值，大电流限度排流。

自动监测记录排流网的排流电流值。

具有与电力监控的数据通信功能。

（3）杂散电流腐蚀监测系统方案 杂散电流监测系统有分散式和集中式两种方案。

分散式杂散电流监测系统结构简单，便于施工，但无法同时对全线杂散电流泄漏进行实时监测，不便于运营管理。同时由于工作人员需要逐个进行测试，增加了工作强度。

集中式杂散电流监测系统可以满足实时监测杂散电流泄漏的情况，并及时做出判断，做出针对性处理措施。运营管理及维护比较方便。

因此，本工程推荐采用集中式杂散电流监测系统。

杂散电流的监测系统由两部分组成：杂散电流监测装置与杂散电流监测网。杂散电流监测装置通过监测网来采集结构钢筋的杂散电流监测数据。

1）监测系统的构成。

杂散电流监测系统由参比电极、道床钢筋测试引出端点、结构钢筋测试引出端点、传感器、信号转接器、监测装置等组成。监测系统的数据可以实时上传给电力监控系统。

在正线适当位置设置杂散电流信号转接器，通过通信电缆将传感器采集到的原始数据引入到信号转接器，信号转接器进行地址信息处理后再上传至监测装置。监测装置将数据保留并上传到电力监控系统，再通过通信信道传输至控制中心，将杂散电流信息分检后输入到杂散电流监测系统上位机进行数据显示及管理。

为保证杂散电流防护设施正常使用，应根据防护监测的情况对杂散电流各项防护指标进行维护性检查测量，检查测量内容应包括走行轨对结构钢筋过渡电阻、走行轨对道床钢筋过渡电阻、金属管线接头电阻和钢筋极化电位等。

2）监测网。

为保证行车安全，减少杂散电流对走行轨固定金属部件的腐蚀及避免杂散电流对结构钢筋及结构外金属管线的腐蚀，采用将道床钢筋网同时用作杂散电流监测网的方法对杂散电流泄漏进行实时监测。

结构钢筋杂散电流监测网由道床钢筋构成。结构钢筋通过焊接构成电气连通的低阻抗回路，并在道床伸缩缝引出的连接端子，以40mm×4mm扁钢相互连接成连续的网络。

对于杂散电流监测网，杂散电流监测系统可以监测到由于杂散电流引起构钢筋的极化电位，并将道床钢筋纳入到监测网系统中。

当监测到钢筋网的极化电位超过要求时，说明走行轨对地绝缘已不符合杂散电流防护的要求。此时，需要对轨道加强检查、清扫、维护及修复工作，恢复轨道与道床之间良好的绝缘状态，限制并降低杂散电流向有轨电车外部的泄漏。

3）监测点的设置。

高架桥区段。在桥梁的两侧各设置测试点2个。监测点处杂散电流传感器电源引自相邻牵引变电所。在测试端子1m范围内设置参比电极。

地面区段。在全线地面线路区段，变电所所在里程位置设置4个测试点，上下行各2个。