地铁场段杂散电流测试分析

黄庆锋

（宁波轨道交通集团有限公司建设分公司，浙江 宁波 315000）

目前，在城市轨道交通地铁列车供电普遍采用直流牵引供电方式，在这种供电方式中，列车直流牵引系统采用正极接触网，走行轨兼作为回流通路。由于走行轨对地不可能完全绝缘，有部分电流经钢轨泄漏到道床及周围土壤中，再由大地流回钢轨并返回到牵引变电所，从而形成了地铁杂散电流。长期的杂散电流，将对埋地金属造成严重的腐蚀，由杂散电流引起的过高接地电位也可能导致某些设备无法正常工作，此外杂散电流引起过高的对地电位也会危及人员的安全。因此，研究杂散电流分布并采取相应的防护措施，对地铁的建设、运营、维护都有十分重要的现实意义。

为了掌握地铁车场牵引回流的泄漏情况和金属结构受杂散电流腐蚀的程度，研究杂散电流的分布情况，需设置合理的测试点。为此，选择在场段的临时接地线，临时挂接地线股道旁隔离开关处架空地线，变电所电缆夹层内强电接地母排各电缆、接地扁钢，库前单向导通装置，出入段线架空地线等位置进行测量。

1 测试方法

本测量项目配置多台测试箱并配套相关软件以完成数据自动测量、记录、存储。电流测量均采用霍尔电流传感器。每个测试位置设置1台数据采集箱，根据各测试点被测量对象配置相应数量的采样通道，对测量点采样模块进行通道配置，通道配置与被测量对象相互对应。每个测试点数据采样频率为120 次/min。测试前，本项目所有数据采集设备均做对时处理。采样存储的数据支持U盘/FTP协议导出，支持EXCEL软件浏览。采用霍尔传电流传感器测量如图1所示。

图1 采用霍尔传电流传感器测量原理图

2 数据采集

（1）地铁场段库内临时挂接地线电流测试。其原理示意图如图2所示。A、B端电流如表1所示，电流波形如图3、4所示，测试如图5所示。

图2 库内挂接地线原理示意图

表1 临时挂接地线A端、B端电流最值数据统计表/A

图4 停车场L5股道挂接地线B端电流24 h趋势图

图5 库内挂接地线电流测试图

测试结结果表明，地铁运营时段，临时挂接地线时有大量的杂散电流，最大值达到400 A。

（2）地铁场段库前单向导通装置电流测试，可得如表2所示，并与同一时段临时地线电流趋势对比如图6所示。

表2 停车场库前单导装置电流极值数据统计表/A

图6 同一时段临时地线电流与其对应的库前单导电流趋势对比图

（3）地铁场段库内挂接地线L5股道旁架空地线电流测试如图7所示，库内L5股道旁架空地线电流极值数据统计表如表3所示，并与同一时段临时地线电流趋势对比如图8所示。

图7 库内L5股道旁架空地线杂散电流测试图

表3 库内L5股道旁架空地线电流极值数据统计表/A

图8 同一时段临时地线电流与其对应股道旁架空地线电流趋势对比图

测量结果表明，隔离开关接地刀合闸并挂接临时地线时，其连接结构立柱架空地线回路存在杂散电流。

（4）地铁场段出入段线旁架空地线电流测试，可知段电流如表4所示。

表4 地铁场段出入段线旁架空地线电流极值数据统计表/A

测试结果表明，库内挂接地线时，有来自正线架空地线的杂散电流流入库内。

（5）地铁场段出入段线单向导通装置电流测试电流如表5所示，并对其分析可得结果如图9所示。

表5 场段出入段线单导数据极值统计表/A

图9 出入段线单向导通装置电流数据分布图

测量结果表明，出入段线单导装置存在杂散电流从场段流回正线的现象，时间较长且电流值可达100 A以上；当晶闸管触发导通时，存在正线流向场段的杂散电流。

（6）库内变电所电缆夹层电流测试示意图如图10所示，电流如表6所示。

图10 库内变电所电缆夹层杂散电流测试示意图

表6 库内变电所电缆夹层电流极值数据统计表/A

测试结果表明，泄露到库内变电所电缆夹层杂散电流较小。

3 地铁场段杂散电流测试结果分析

根据测试数据分析，正线泄漏的杂散电流，在大地中流动，在地铁场段钢轨绝缘薄弱的地方流入场段钢轨，然后再经单向导通装置流回至牵引变电所。运营时段，地铁场段内杂散电流瞬时值可达到400 A以上。

由于本次测试场段内的隔离开关为带地刀三工位结构，挂接地线时，接触网、钢轨、架空地线均与地网连通，部分从正线泄漏的杂散电流也可能经过架空地线流入场段，在场段内钢轨绝缘薄弱的地方流入钢轨，然后再经单导流入牵引变电所。

4 结语

（1）地铁车辆段、停车场的隔离开关不能采用带地刀三工位结构。如果在段内一侧挂接临时短路接地线（网-轨短接）时，无论场段内还是场段外的杂散电流都会经过“地-隔离开关地刀-接触网-临时短路接地线-钢轨-牵引变电所”流通，所以就出现了临时接地线打火和严重发热的状况。

（2）为避免因场段库内隔离开关接地刀合闸而造成杂散电流泄漏，建议对库内手动隔离开关接地刀进行绝缘安装，接地刀通过电缆与钢轨连通，不再与接地回路连通。

（3）可将出入段线单向导通装置进行优化设置，即在有车辆通过时将其导通，而无车辆通过时将其断开。这样相当于切断了正线与场段杂散电流的主要通路，使杂散电流尽量流回就近的牵引变电所。