在地鐵系統中,牽引供電系統一般采用直流方式,會產生雜散電流。目前,地鐵的牽引供電方式一般采用直流供電方式。在理想的狀況下,牽引電流由牽引變電所的正極出發,經由接觸網、電動列車和走行軌返回牽引變電所的負極。由于走行軌與大地之間的絕緣不良或不是完全絕緣,流經走行軌的電流不能全部經由走行軌流回牽引變電所的負極,有一部分電流會泄漏進入大地,然后再流回變電所,這部分泄漏到大地中去的電流就是雜散電流,也稱作迷流。走行軌鋪設在軌枕、道碴或整體道床上,由于鋼軌與軌枕或整體道床之間不是完全絕緣狀態,鋼軌與大地間存在一定的過渡電阻,其阻值表示了軌道和大地之間的阻性耦合和電導性耦合。有關研究表明,鋼軌與大地之間的過渡電阻與通過走行軌中的電流無關,其阻值取決于軌枕和軌道緊固件的類型、軌枕下面的墊層、污染程度、氣象條件。也就是說,與走行軌流人大地的雜散電流與道床類型、軌枕和軌道緊固類型有關,并還隨污染程度、氣象條件的變化而變化。
一、雜散電流的危害
地鐵中的雜散電流是一種有害的電流,會對地鐵中的電氣設備、設施的正常運行造成不同程度的影響,還會對隧道、道床的結構鋼和附近的金屬管線造成不同程度的危害。
1.引起地鐵附近建筑物結構鋼筋、金屬管線腐蝕地鐵附近的地下金屬體埋于地下,周圍有電解質存在,在沒有雜散電流通過時,這些金屬體所承受的滲透壓與溶解壓通常會保持平衡狀態,不會發生電化學腐蝕。但當這些金屬體中流過雜散電流時,這些金屬體所承受的滲透壓與溶解壓的平衡狀態就會被打破,就要發生電化學腐蝕。在這些情況下,會有兩種過程同時發生。如果城軌隧道、道床或其他建筑物的結構鋼筋及附近的金屬管線(如電纜、金屬管件等)長期受到雜散電流的腐蝕,就會嚴重損壞地鐵附近的各種結構鋼筋和地下金屬管線,破壞結構鋼的強度,降低其使用壽命。
2.使某些地鐵設備無法正常工作。雜散電流若流入電氣接地裝置,將引起過高的接地電位,使某些設備無法正常工作,甚至會危及人身安全。
3.給地鐵的安全運營帶來不利影響。若走行軌局部或整體對地的絕緣變差,則對大地的泄漏電流增大,地下雜散電流增大,會使鋼軌電位發生變化,進而引起鋼軌與框架之間的電位差發生變化。當鋼軌與框架的電位差達到框架保護整定一段值時,可引起電壓型框架保護報警;當鋼軌與框架電位差達到或超過框架保護整定二段值時,根據比較情況,啟動某一段延時后,如果電壓信號一直達到或超過框架保護整定二段值時,就有可能引起牽引變電所的框架保護動作。無論是框架保護報警還是框架保護動作,都將給地鐵牽引供電的安全帶來不利影響,將直接威脅地鐵的正常的運營。
4.危及地鐵乘客的安全。地鐵鋼軌除了作為牽引回流的通路與牽引變電所的負極相連外,還起屏蔽門框架保護作用而與屏蔽門相連。若走行軌某處或局部與大地間的絕緣比其他地方低,則該處的軌電位就會較低,而其他地方的軌電位會被抬高,造成部分地方的軌電位異常,甚至超過正常允許值。雖然在變電所內安裝有軌電位限制裝置,當走行軌的電位達到其整定值時,軌電位裝置會強行將走行軌接地,以限制軌電位繼續升高,但是這樣的電位仍然會對乘客的安全構成威脅。

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