地铁安装工程中对杂散电流的处理

郝春林

（山西省工业设备安装集团有限公司，山西 太原 030026）

杂散电流又称为迷流,它的形成是因为直流大电流沿地面敷设的轨道流动时，直流电流除了在轨道中流动外，还会从轨道泄漏到大地，在大地中的各种金属物体上流动，然后再回到电源系统。而这部分泄漏出来的电流称为杂散电流。

例如某城市地铁电动车辆采用直流供电的额定电压为1500V、额定在引电流高达3000A。因为轨道本身存在一定的电阻和轨枕并不是绝对绝缘，所以当列车在通电运行时，直流电流会从轨道泄漏到大地，产生杂散电流。根据电蚀原理，在大地中存在杂散电流时，埋设在大地中的金属构件或与之直接相连的金属构件回与大地产生一定的电位差，这样就会逐渐对这些金属构件产生电腐蚀，使得金属构件的寿命缩短。

1 轨道系统防止杂散电流的方法

虽然地铁的供电方式存在一定的弊端，但采取的防止措施得当的话并不会产生不良后果，目前为止，一般地铁采取以下方法来减少杂散电流。

1.1 减小钢轨阻抗

地铁列车的走行钢轨同时作为牵引列车电流回流用，因此钢轨阻抗越小，从钢轨向外流失的杂散电流也越小，减少钢轨阻抗的有效办法是采用长钢轨，钢轨越长，钢轨接头就越少，钢轨的阻抗也就越小。对钢轨接头除了用鱼尾板螺栓连接外，再在两根钢轨之间用2 根120mm2 以上的绝缘铜电缆连接，以保证减少接头处的阻抗。在钢轨的阻抗越小的情况下，从钢轨上回流的电流就越大，泄露到大地中的电流就越小，从根源上尽量减少了杂散电流的产生。

1.2 走行钢轨采用点支承

在电流流通回路中，接触面积越大，其导通电流就越大，所以要减少直流电流泄露到大地中，就需要减少钢轨与地面的接触面，为此走行钢轨采用点支承，即用混凝土软枕作为支承。同时，由于地铁工程多数都设置于地下，混凝土软枕较木枕的含水率要低，相对其导电率更低，泄露的电流就越少。

1.3 钢轨与地绝缘

钢轨与大地（即地层基础） 之间的绝缘越好，泄露产生的杂散电流也就越小，为此在钢轨与混凝土软枕之间、紧固用螺栓与混凝土软枕之间、扣件与混凝土软枕之间采取绝缘，要求每公里轨道对杂散电流收集网的泄漏电阻值大于10Ω。

1.4 设置杂散电流收集网

虽然兼作回流的走行钢轨与地之间采取了绝缘措施，采用了长轨，钢轨接头处加装电缆，但钢轨本身具有一定的电阻，当电流流过钢轨时在电阻上就产生电位差，故有电位差就会产生杂散电流。当电流进入地铁隧道的结构钢筋及与隧道绝缘不良的金属管道、支架、桥架等时，在有电解质的情况下，这些金属设备将受到电腐蚀。为此在地铁混凝土软枕下的道床内设置杂散电流收集网。

杂散电流收集网由上、下两排纵向钢筋组成，每排钢筋为5 根Φ12mm 钢筋，每隔50m 用一根Φ25mm 以上的横向钢筋将5 根纵向钢筋焊接成一整体，同时用两根Φ20mm 钢筋把上、下2 根横向连接钢筋焊成一体，如图所示。上排的5 根钢筋除了起杂散电流收集作用外，还起固定混凝土软枕的作用，混凝土软枕上预先穿好孔，钢筋在施工时穿进去。下排钢筋固定在混凝土道床里。

杂散电流收集网与隧道的结构钢筋间应绝缘，不能相连。

杂散电流收集网在每个牵引变电所的两个端头设引出端子，用以测量和收集杂散电流。

2 杂散电流在地铁车站安装的防止方法

上述措施能使杂散电流大大减小，但仍旧免不了有一小部分杂散电流从混凝土道床泄露到隧道和车站结构内的金属导体上，若不采取措施进行防止，这部分杂散电流会使金属导体产生腐蚀，降低其使用寿命。对于车站安装的各类结构和设备也应采取一定措施防止杂散电流对运行寿命产生影响。

2.1 电缆桥架

1） 金属电缆桥架支架固定时采用绝缘膨胀螺栓，增大电缆桥架与车站结构间的阻抗。2） 电缆桥架应全部采用表面镀锌处理，连接处的螺栓紧固牢靠，并采用不小于6mm2的铜编制软线进行连接。在桥架本体可靠连通后，其自身电位差极小，相当于一个等电位点，与结构产生的电位差就较小，电腐蚀的作用和影响就会降低很多。在目前参加建设的几个项目中，业主和设计均对桥架的产品有一定要求，如要求桥架连接处距端部15cm 的两点间通过30A 电流所测定电阻不得超过0．00033Ω，也即是为了保证桥架的可靠导通。3） 在现场施工中现场制作的非标部件应全部采用焊接连接，不得采用螺栓连接，在因无法进行焊接连接时，必须同时采取可靠接地跨接措施。4） 所有配电箱（柜） 的安装必须在钢构基础和箱（柜） 间加装橡胶绝缘垫进行绝缘处理。

2.2 给排水管道系统

1） 进人车站的所有给排水管道在进入车站前应加入一段2m 长绝缘管（PE 管、UPVC 管等） 进行绝缘隔离，绝缘管设在车站外侧，离主体结构150mm。2） 给排水管道在穿越地铁隧道区间与车站主体结构处、穿越车站主体结构进入大地是都应加设一段长度2m 的UPVC 塑料绝缘管后，才能引出至室外大地中，绝缘管应设在干燥和易于查看检修的地点。3） 从水泵的进出口处加装一段绝缘管，使水管系统与水泵-电动机组在电气上绝缘。4） 区间隧道的给排水在电气上要连通，并且在有变电所的车站将水管两端接至接地极。5） 穿越道床的给排水管或预埋管道全部用UPVC 塑料绝缘管。6） 各管路系统必须进行等电位连接，尤其是在管路连接处需要加设等电位连接措施，以使管路系统与车站的等电位接地系统的电位差做到最小。

2.3 环控系统

1） 安装在金属风阀上的电气装置应采用绝缘法安装，其电气装置在与金属结构连接固定时，必须在中间架设绝缘材料进行隔离。2） 安装在同一台金属机座上的电动机-风机组，在安装时应利用橡胶绝缘装置进行绝缘。由风机引出的金属送排风管要在风机与金属管道之间设置一段短绝缘风管，使风管系统与电动机-通风系统设备在电气上达到绝缘。3） 各系统的管路材料在满足规范要求的情况下，可选择非金属材料风管可彻底防止杂散电流对管路系统的电腐蚀影响。

在地铁车站安装管路和机电设备的时候，建议都采用带绝缘措施的固定螺栓，这样可在很大程度上防止杂散电流对车站机电系统设备的电腐蚀影响。

由于目前地铁建设的地域位置、地质条件、系统运行方式等方面存在一定的差异，因此在各项目的设计要求控制值不完全相同，其所采取的措施也不一致，同时由于在施工成本上有较大压力，所以在实际应用施工时不一定对上述方面都采取措施进行了处理，但从长远使用方面讲，施工中应尽量采取措施，完善设备的功能保障措施，以保证地铁系统的使用寿命。

3 结语

在本篇论文中主要讲述了在地铁轨道系统施工和车站设备安装工程的一些施工措施对地铁运行中产生的杂散电流就行防止与防治，其最终目的是保障和延长地铁系统的使用寿命能得到进一步延长。对于杂散电流的产生原因及系统运行工艺上的分析在本文中未作详细说明。