地铁安装工程中对杂散电流的处理分析

（兰州市轨道交通有限公司，甘肃兰州 730000）

0.引言

杂散电流又被称为迷流，其产生原因是直流大电流在沿着地面铺设的轨道传导时，一部分电流会在轨道中流动，另一部分会从轨道流入大地，并且在流过大地上的一些金属物体后，重新回到电源系统，在这个过程中的“另一部分”电流就被称作杂散电流。

1.地铁安装工程中对杂散电流进行处理的意义

当前大部分地铁的供电系统选用的是直流牵引供电系统，并且地铁在运行过程中所需要的电流主要来源于牵引变电所，理想状态下，列车供电电流流动方式为变电所通过接触网为列车供电，牵引电流再经由与列车车轮相接触的钢轨流回变电所。但在实际运行过程中，如果钢轨与地面之间的绝缘质量不够好，那么在列车的运行过程中不可避免地会出现杂散电流，杂散电流的出现不仅会对电力资源造成浪费，还会对铁轨周边的电气设备设施造成一定的损害。

2.地铁安装工程中对杂散电流进行处理的方法

2.1 杂散电流在轨道系统中的防治方法

为更好地降低直流牵引供电系统供电方式产生的杂散电流，在地铁安装工程实施的过程中，相关工作人员可以采用以下方式，降低杂散电流产生的危害。

2.1.1 减小钢轨的阻抗

在地铁运行的过程中，钢轨不仅可以引导列车的正常运行，还能作为牵引列车电流流动的导体，由功率计算公式P=I2R以及在单边供电情况下杂散电流的计算公式可以了解到，在地铁安装工程中尽可能地减小钢轨的阻抗不仅可以减少因电阻产生的热功率，从而达到节约电力资源的目的，还可以有效减少向外流失的杂散电流的大小，达到提升地铁系统使用寿命的目的。现阶段，在地铁安装工程当中，较为常见的减少钢轨阻抗的方法为应用长钢轨，即在钢轨的安装过程中，钢轨的长度越长，地铁钢轨整体运用的接头数量就越少，其整体的阻抗将会越小，在列车运行过程中，由钢轨回流到牵引变电所的电流越大，泄漏到大地中的杂散电流就会越小。同时，在实际施工过程中，为尽量降低接头处产生的阻抗，相关工作人员在用鱼尾板螺栓连接两个钢轨的接头后，还需要用两根直径在120mm2以上的绝缘铜电缆将两者连接起来，以便进一步减小接头处的阻抗。

2.1.2 以混凝土软枕作为钢轨的支撑

在列车运行的过程中，电流流通回路的接触面越大，回路导通的电流也将会越大，因此，为进一步减少由钢轨流入大地的电流，相关工作人员可以通过减小钢轨与地面接触面积的方式，减少杂散电流。具体来说，当前大部分地铁轨道主要位于地下，地下的潮湿度较高，若此时相关工作人员可以利用混凝土软枕作为钢轨的支撑，由于混凝土中的含水量较木枕更低，就使得混凝土软枕的导电率也更低，这种施工方式，不仅可以缩小钢轨与地面的接触面积，还可以有效减少钢轨由支撑点传导至地面的电流，从而达到降低杂散电流的目的。

2.1.3 钢轨与地面绝缘

在地铁实际运营过程中，钢轨与地面之间的绝缘效果越好，钢轨传导至地面的杂散电流也将越小，为进一步降低钢轨传入地面的电流，相关工作人员可以通过在钢轨与混凝土软枕、紧固用螺栓与混凝土软枕、扣件与混凝土软枕之间采用绝缘材料连接的方式，避免钢轨流入地面的电流值过大。

2.1.4 设置杂散电流收集网

现阶段，尽管大部分钢轨与地面之间采用了各种的绝缘措施，以期进一步减少杂散电流，但由于钢轨本身存在一定的电阻，因此在列车运行的过程中，电流流过钢轨，钢轨与地面之间不可避免地会产生电势差，进而出现杂散电流，在有电解质存在的情况下，这些电流会通过大地对铁轨周边的金属产生反应，进而缩短地铁系统的使用寿命。为解决这一问题，相关工作人员可以在地铁混凝土软枕下方的道床内设置杂散电流收集网，避免杂散电流对周边设施的破坏。具体来说，当前较为常见的杂散电流收集网如图1所示，主要由上下两排直径为12mm的纵向钢筋组成，每排钢筋的数量为5，并且每隔50m，将其用一根直径为25mm以上的横向钢筋以焊接的方式连接起来，并且用两根直径为20mm的钢筋将上下两根横向的钢筋连接到一起。在这个收集网中，上排的5根钢筋不仅可以收集杂散电流，还起到了固定混凝土软枕的作用，具体来说，在实际施工过程中，相关工作人员可以先在混凝土软枕上打好孔，然后在安装收集网时，将钢筋穿过软枕，最后将下排的钢筋固定在下方的道床之中，从而达到收集杂散电流，降低杂散电流对铁轨周边设备破坏的目的[1]。

图1 杂散电流收集网结构示意图

2.2 杂散电流在地铁车站安装中的防止方法

尽管上述措施在地铁的实际运营过程中可以有效减少杂散电流，但仍会有一小部分杂散电流会通过混凝土道床泄漏到外界环境当中，进而对外界环境中的金属造成破坏，相关工作人员还需要采取一定的措施，降低杂散电流对车站内安装的各类结构的影响，具体措施如下所述：

2.2.1 电缆桥架

为进一步降低杂散电流对地铁周边电缆桥架的破坏，首先，相关工作人员可以在进行电缆桥架金属支架固定的过程中，采用绝缘膨胀螺栓，增加电缆桥架与车站架构之间的阻抗，降低杂散电流对金属支架的破坏；其次，可以应用表面镀有金属锌的电缆桥架，并且在保障连接桥架的螺栓紧密牢固的同时，采用表面积≥6mm2的铜编制软线进行连接；最后，在现场施工过程中，对于所有的非标部件都采用焊接的方式进行连接，若部件无法进行焊接操作时，则需要采用可靠的接地跨界措施，降低杂散电流对电缆桥架的影响。

2.2.2 给排水管道系统

为进一步降低杂散电流对给排水管道系统造成的破坏，首先，相关工作人员在给排水管道系统进入车站前，可以通过为其增加一段长度超过2m的绝缘管道，诸如PE管或者UPVC管的方式，将给排水管道与杂散电流之间进行隔离；其次，绝缘管道一般设置在车站外侧，系统与主体结构之间的距离应在150mm以上；再次，为降低管道系统的维修难度，绝缘管道需要设在干燥易于查看的地点；最后，相关工作人员可以通过在水泵进出口处安装一段绝缘管的方式，保证水管系统与水泵——电机组之间的电气绝缘[2]。

3.结论

在我国地铁建设蓬勃发展的时期，杂散电流已经成为地铁设计、建设以及运营过程中不可忽视的关键性问题之一，现阶段，在地铁安装工程中，明确杂散电流的分布规律及其可能造成的危害，并对其进行针对性处理，能够在降低地铁建设、运营成本的同时，提升其运营的安全性。