摘 要：城市軌道交通的供電方式是采用直流電力牽引的方式，回流線是有一定電氣阻抗的，會(huì)產(chǎn)生雜散電流。雜散電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)雜散電流腐蝕防護(hù)系統(tǒng)的狀況，以便有關(guān)部門及時(shí)采取相應(yīng)措施，從而可以確保地鐵長期安全、可靠地運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；雜散電流；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1 雜散電流的危害

雜散電流對(duì)地鐵系統(tǒng)中的設(shè)備和線路具有一定的腐蝕性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使管道由于腐蝕嚴(yán)重，而造成漏氣、漏水。針對(duì)雜散電流的危害，對(duì)軌道、線路等結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，使用了多種絕緣保護(hù)。但隨著地鐵運(yùn)營時(shí)間的推移，由于受到各種因素的影響，使這些絕緣性能大大降低，并不能有效預(yù)防雜散電流。

為了保證地鐵能夠長期安全運(yùn)營，應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)視雜散電流的泄漏及腐蝕情況，以便有關(guān)部門能及時(shí)采取相應(yīng)的措施，因此，需要建立一套完善的雜散電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

2 雜散電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理

雜散電流監(jiān)控裝置由信號(hào)測(cè)量電纜、測(cè)試端子箱、微機(jī)綜合測(cè)試裝置（信號(hào)轉(zhuǎn)換箱、A/D轉(zhuǎn)換設(shè)備、筆記本）組成，如圖1所示。

2.1 信號(hào)測(cè)量電纜

用于連接參比電極與測(cè)試端子箱，沿區(qū)間敷設(shè)在電纜支架上，通信電纜采用屏蔽控制電纜。

2.2 測(cè)試端子箱

安裝在變電所內(nèi)，各個(gè)測(cè)試點(diǎn)分布在站區(qū)內(nèi)，主要測(cè)試參考電極電位。這些測(cè)試到的電位和收集網(wǎng)的端子電位，通過信號(hào)電纜集中在一起，從而將信號(hào)傳送到信號(hào)轉(zhuǎn)換箱。

2.3 綜合測(cè)試裝置

綜合測(cè)試裝置對(duì)應(yīng)每個(gè)通道均有放大檔位調(diào)節(jié)旋鈕，主要包括信號(hào)采集機(jī)構(gòu)、放大機(jī)構(gòu)、A/D轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和計(jì)算機(jī)處理機(jī)構(gòu)。信號(hào)采集機(jī)構(gòu)將采集到的信號(hào)傳送給放大機(jī)構(gòu)進(jìn)行放大，再傳送到A/D轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)進(jìn)行采樣，采樣得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行運(yùn)算處理，最后會(huì)得到每個(gè)測(cè)試點(diǎn)的電位——時(shí)間曲線圖。

3 雜散電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要設(shè)備

3.1 單向?qū)ㄑb置

此裝置用于連接絕緣結(jié)兩端的鋼軌，使鋼軌中電流只能單方向流通，有效防止電流因部分鋼軌絕緣水平較差而增加整個(gè)地鐵雜散電流泄漏的數(shù)量。

主回路由8個(gè)二極管并聯(lián)組成，在二極管兩端并聯(lián)一臺(tái)額定電壓750V，額定電流3000A的直流隔離開關(guān)。在每個(gè)二極管支路均串有一個(gè)帶輔助接點(diǎn)的快速熔斷揣和一個(gè)分流器，它們與二次儀表室中的信號(hào)裝置共同組成了信號(hào)采集、分析和輸出系統(tǒng)?？焖偃蹟嗥髋c聯(lián)在每個(gè)二極管兩端的壓敏電阻、RC回路共同組成了保護(hù)系統(tǒng)。

特殊情況下，機(jī)車在緊急制動(dòng)時(shí)會(huì)使用再生方式，若此時(shí)沒有另外機(jī)車吸收此機(jī)車產(chǎn)生的再生電流，極電靴上的電壓會(huì)自動(dòng)升高。軌道上的單向?qū)ㄑb置、絕緣結(jié)的存在會(huì)使再生電流在軌道上不能形成回路，再生電流只能從絕緣結(jié)一側(cè)軌道流出，再流回到另一側(cè)的軌道上，導(dǎo)致絕緣結(jié)兩端產(chǎn)生較大的電位差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成事故。因此，單向?qū)ㄑb置的二極管上應(yīng)該并聯(lián)消弧裝置，這樣，當(dāng)電位差高于設(shè)定值時(shí)，該裝置就會(huì)導(dǎo)通，從而降低走行軌的電位。

為保證地鐵的正常運(yùn)行，單向?qū)ㄑb置的進(jìn)出線上并有隔離開關(guān)。正常運(yùn)行情況下，隔離開關(guān)處于分閘狀態(tài)，電流通過二極管流通。若各支路工作均正常，信號(hào)裝置不發(fā)出信號(hào)。若出現(xiàn)了短路或其它異常情況，使快速熔斷器或二極管受到損壞，這時(shí)信號(hào)裝置根據(jù)實(shí)際情況發(fā)出故障信號(hào)。此時(shí)，合上隔離開關(guān)使絕緣結(jié)兩端鋼軌導(dǎo)通，保證負(fù)回流回路的暢通，地鐵運(yùn)行不受影響。同時(shí)隔離開關(guān)還有在地鐵直流供電系統(tǒng)特殊運(yùn)行方式下連通鋼軌的作用。

3.2 排流柜

軌道的絕緣降低，會(huì)使雜散電流增大，而排流柜裝置會(huì)使收集網(wǎng)中形成雜散電流的導(dǎo)通回路。排流柜既能大大降低雜散電流對(duì)金屬設(shè)備、結(jié)構(gòu)鋼筋的腐蝕程度，同時(shí)也能防止雜散電流的泄漏，是一種有效防護(hù)雜散電流的方法。為了減少從鋼軌泄漏至地下的雜散電流對(duì)金屬導(dǎo)體產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕，最早的做法是采用直接排流法。將所內(nèi)的負(fù)極母線、所外的金屬導(dǎo)體通過導(dǎo)線連接在一起，從而使其構(gòu)成一個(gè)通路，且此通路的電阻很小。當(dāng)軌道產(chǎn)生的雜散電流流入地下金屬導(dǎo)體后，就會(huì)通過此通路流回負(fù)極母線，這樣可避免對(duì)牽引所附近金屬導(dǎo)體的腐蝕。直接排流法有明顯缺點(diǎn)，因?yàn)樨?fù)母線的電位不總是小于地下導(dǎo)體電位，在有機(jī)車再生制動(dòng)及機(jī)車在牽引所車站起動(dòng)受流的情況下，負(fù)母線（或附近鋼軌）電位反而可能大于地下導(dǎo)體電位，在這種情況下，直接排流電纜的連接造成額外雜散電流增加，所以在排流電纜回路里增加二極管以避免額外雜散電流的產(chǎn)生，二極管可實(shí)現(xiàn)單向?qū)ǖ墓δ?，這種排流方法稱為選擇排流法。圖2為選擇排流法示意圖。

選擇排流法為國外地鐵普遍采用。它能有效防止雜散電流對(duì)隧道內(nèi)金屬設(shè)備，隧道結(jié)構(gòu)鋼筋的電腐蝕破壞，同時(shí)也防止了雜散電流向地鐵外部泄漏。

4 雜散電流日常維護(hù)

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以監(jiān)視雜散電流對(duì)設(shè)備、管線、走行軌的腐蝕程度，若檢測(cè)到某區(qū)段的雜散電流超過標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)對(duì)軌道回路進(jìn)行測(cè)試檢查，并結(jié)合檢查結(jié)果進(jìn)行維護(hù)。

對(duì)于排流柜的維護(hù)，主要有：對(duì)柜體內(nèi)外進(jìn)行清潔，檢查柜體及周邊環(huán)境；檢查接線有無松動(dòng)；對(duì)柜內(nèi)元器件及二次回路檢查；檢查電源指示是否正確，儀表指示是否正常。需要定期清掃軌道線路，如果有雜物掉落在絕緣墊和鋼軌扣件上，就會(huì)造成軌道的泄漏阻抗降低，所以需要保持線路干凈。若發(fā)現(xiàn)軌道的泄漏電阻減小，首先要對(duì)線路進(jìn)行清掃維護(hù)，若無效果，則應(yīng)啟動(dòng)排流柜，可以使收集軌與負(fù)極柜形成單向?qū)ǖ幕芈?，從而防止雜散電流對(duì)設(shè)備和線路的腐蝕。需要定期測(cè)試單向?qū)ㄑb置的工作狀態(tài)，檢查監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳感器、轉(zhuǎn)接器、負(fù)回流電纜、收集網(wǎng)之間等部件的連接情況，如若發(fā)現(xiàn)問題，要及時(shí)修復(fù)處理。

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作者簡介：孫云霞（1987，2-），女，天津市，碩士研究生，助教，研究方向：城市軌道交通供電系統(tǒng)。