雜散電流基礎(chǔ)知識培訓(xùn)課件

地鐵雜散電流防護(hù)文小龍1地鐵雜散電流防護(hù)1地鐵常識地鐵供電系統(tǒng)模型分析雜散電流測量雜散電流防護(hù)排流柜單向?qū)ㄑb置框架泄漏保護(hù)裝置鋼軌限位裝置雜散電流介紹目錄2地鐵常識地鐵供電系統(tǒng)模型分析雜散電流測量雜散電流防護(hù)排流柜單地鐵常識地鐵車站類型，按功能分為以下四種：

中間站

只供乘客上下車用車站

折返站在中間站設(shè)有折返線路設(shè)備即稱為折返站，一般在市區(qū)客流量大的區(qū)段設(shè)立，可以滿足乘客需要，節(jié)省運營開支

換乘站既用于乘客乘降又為乘客提供換乘的車站

終點站

地鐵線路兩端的車站，除了供乘客上下或換乘外，通常還供列車停留、折返、臨修及檢修使用3地鐵常識地鐵車站類型，按功能分為以下四種：3地鐵常識地鐵路網(wǎng)

基本類型：單線式、單環(huán)線式、多線式、蛛網(wǎng)式

引申類型：放射形、棋盤式、棋盤加環(huán)線等

地鐵每條線路都由區(qū)間隧道（地下）或地面線路和高架橋（地上）、車站及附屬建筑物構(gòu)成。4地鐵常識地鐵路網(wǎng)4地鐵常識地鐵車輛

地鐵車輛分為動車（帶動力裝置）和拖車（不帶動力裝置），以及帶司機(jī)

室和不帶司機(jī)室多種形式。

地鐵車輛由車體、動力轉(zhuǎn)向架和非動力轉(zhuǎn)向架、牽引緩沖連接裝置、制動裝置、受流裝置、車輛內(nèi)部設(shè)備、車輛電氣系統(tǒng)等組成。5地鐵常識地鐵車輛5地鐵常識地鐵軌道軌道的構(gòu)造主要包括鋼軌、扣件、軌枕、道渣、排水溝、邊坡等

現(xiàn)代化軌道為徹底改善鋼軌接頭之缺點，采取連續(xù)焊接之方式，以連續(xù)焊接鋼軌取代鋼軌接頭，藉以減少軌道之維修工作，并可增加使用年限，此稱為長焊鋼軌6地鐵常識地鐵軌道6地鐵常識地鐵道岔與側(cè)線道岔是引導(dǎo)車輛進(jìn)入所指定的另一軌道或車場、工廠之軌道，由一組轉(zhuǎn)轍器、一個岔心(轍叉)、兩根護(hù)軌、一排岔枕組成，其扳動方式分為手動和電動兩種，以達(dá)到切換軌道路線的目的。側(cè)線主要提供列車會車及待避之用。架空接觸網(wǎng)

置于車輛限界的上限平面以上或位于該平面通過受電弓向電動客車輸送電能的接觸網(wǎng)。接觸軌用金屬軌條制成的向電動客車供給電能的剛性導(dǎo)電體其標(biāo)高通常與走行軌的標(biāo)高相接近走行軌

用來車輛通行的軌道均流線連接上下行回流軌使其均勻回流的跨越導(dǎo)線返回目錄7地鐵常識地鐵道岔與側(cè)線返回目錄7地鐵供電系統(tǒng)

地鐵的供電電源要求安全可靠，通常由城市電網(wǎng)供給。目前，國內(nèi)各城市對地鐵及城市軌道交通的供電一般有三種方式，即分散供電方式、集中供電方式、分散與集中相結(jié)合的混合供電方式。

8地鐵供電系統(tǒng)8地鐵供電系統(tǒng)分散供電方式沿地鐵線路的城市電網(wǎng)（通常是10KV電壓等級）分別向各沿線的地鐵牽引變電所和降壓變電所供電。前提條件是城市電網(wǎng)在地鐵沿線有足夠的變電站和備用容量，并能滿足地鐵牽引供電的可靠性要求。早期的北京地鐵采取的就是這種供電方式。

9地鐵供電系統(tǒng)分散供電方式9地鐵供電系統(tǒng)集中供電方式城市電網(wǎng)（通常是110KV或66KV電壓等級）向地鐵的專用主變電所供電，主變電所再向地鐵的牽引變電所和降壓變電所供電，地鐵自身組成完整的供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

近幾年新建的地鐵系統(tǒng)多采用集中供電方式，如上海、廣州、深圳地鐵等。

10地鐵供電系統(tǒng)集中供電方式10地鐵供電系統(tǒng)分散與集中相結(jié)合的混合供電方式分散供電與集中供電相結(jié)合構(gòu)成了混合供電方式。

混合供電可充分利用城市電網(wǎng)的資源，節(jié)約投資，但供電可靠性不如集中供電方式，管理亦不夠方便。我國目前大多數(shù)地鐵和城軌交通均采用集中供電方式。本次培訓(xùn)涉及地鐵均默認(rèn)為集中供電方式。11地鐵供電系統(tǒng)分散與集中相結(jié)合的混合供電方式11地鐵供電系統(tǒng)地鐵供電系統(tǒng)的組成地鐵供電通常取自城市電網(wǎng)，通過城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)和地鐵供電系統(tǒng)實現(xiàn)輸送或變換，然后以適當(dāng)?shù)碾妷旱燃壒┙o地鐵各類設(shè)備。

通常取自城市電網(wǎng)電壓為110KV，經(jīng)過中壓網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)降罔F的牽引變電所和降壓變電所。

國內(nèi)采用的中壓等級一般為35KV、33KV、10KV電壓等級。其中33KV為非標(biāo)準(zhǔn)電壓等級，國內(nèi)上海地鐵１號線、廣州地鐵１號線采用該電壓等級。北京和天津的地鐵和城市軌道交通的中壓供電網(wǎng)絡(luò)采用了10KV電壓等級深圳地鐵1、4號線和南京地鐵南北線的中壓供電網(wǎng)絡(luò)均采用35KV電壓等級。12地鐵供電系統(tǒng)地鐵供電系統(tǒng)的組成12地鐵供電系統(tǒng)

根據(jù)用電性質(zhì)的不同，地鐵供電系統(tǒng)可分為兩部分：由牽引變電所為主組成的牽引供電系統(tǒng)和以降壓變電所為主組成的動力照明供電系統(tǒng)。牽引供電系統(tǒng)主要由主變電所、牽引變電所、接觸網(wǎng)、電力監(jiān)控、供電纜網(wǎng)等組成。提供地鐵車輛的牽引動力電源。動力照明供電系統(tǒng)主要由降壓變電所、低壓母線排、配電設(shè)備、線纜、用電設(shè)備等組成。提供地鐵機(jī)電設(shè)備動力電源和照明電源。此外，還應(yīng)設(shè)置地鐵應(yīng)急電源系統(tǒng)，如小型發(fā)電機(jī)、ＥＰＳ電源、ＵＰＳ電源等。13地鐵供電系統(tǒng)根據(jù)用電性質(zhì)的不同，地鐵供電地鐵供電系統(tǒng)

示例一一次系統(tǒng)圖14地鐵供電系統(tǒng)示例一一次系統(tǒng)圖14地鐵供電系統(tǒng)

示例二采用35KV傳輸?shù)臓恳冸娝?5地鐵供電系統(tǒng)示例二采用35KV傳地鐵供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)城市軌道交通和地鐵的牽引供電系統(tǒng)通常均采用較低電壓的直流供電制式。

國際電工委員會擬定的電壓標(biāo)準(zhǔn)為：600V、750V、1500V三種，后兩種電壓為推薦值。我國國標(biāo)規(guī)定為750V和1500V。

北京地鐵采用的是750V直流供電電壓，上海地鐵、廣州地鐵、深圳地鐵等均采用的是1500V直流供電電壓。16地鐵供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)16地鐵供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)直流標(biāo)稱電壓應(yīng)采用750V或1500V，波動范圍如下。

直流供電系統(tǒng)的正、負(fù)極均不接地。

17地鐵供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)17地鐵供電系統(tǒng)受電方式地鐵及城市軌道交通一般采用架空接觸網(wǎng)或接觸軌兩種受電方式。目前，一般DC750均采用接觸軌受電方式，DC1500V采用架空線受電，但有部分地方開始采用DC1500V接觸軌受電。

架空線受電接觸軌受電18地鐵供電系統(tǒng)受電方式架空線受電接觸軌受電18地鐵供電系統(tǒng)軌道回流地鐵一般采用走行軌或采用專用的回流軌回流。

當(dāng)采用走形軌回流時，直流牽引回流電路由走行軌及其電氣連接件和回流電纜組成。

我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：

利用走行軌回流，且在最大負(fù)載時，軌上任意一點對地電位差應(yīng)

不大于90V(歐洲標(biāo)準(zhǔn)為92V)新建線路，走行軌對地電阻值，分段測量時每公里不小于15Ω

19地鐵供電系統(tǒng)軌道回流19地鐵供電系統(tǒng)電分段、單邊供電、雙邊供電地鐵牽引供電系統(tǒng)由分布在地鐵沿線的牽引變電所及沿軌道架設(shè)的接觸網(wǎng)組成。每個變電所的兩側(cè)為一個供電區(qū)間，每個供電區(qū)間長度在1-3km左右。牽引變電所每一側(cè)的接觸網(wǎng)稱為“供電臂”。為了保證地鐵供電的可靠性及安全性，牽引變電所輸出正母線通過接觸網(wǎng)全線相連，兩個變電所之間設(shè)置電分段。

當(dāng)一個電分段只有一個牽引變電所供電時，我們稱之為：單邊供電。如果一個電分段有兩個牽引變電所供電，則為雙邊供電。

20地鐵供電系統(tǒng)電分段、單邊供電、雙邊供電20地鐵供電系統(tǒng)電分段21地鐵供電系統(tǒng)電分段21地鐵供電系統(tǒng)雙邊供電單邊供電返回目錄22地鐵供電系統(tǒng)雙邊供電單邊供電返回目錄22雜散電流介紹雜散電流，又稱迷流（straycurrent），任何不按預(yù)定通路而流動的電流。

雜散電流區(qū)域，電流在直流牽引系統(tǒng)與金屬結(jié)構(gòu)或地之間流動的區(qū)域。

一般來說，雜散電流流動的區(qū)域可以到幾公里遠(yuǎn)。

23雜散電流介紹23雜散電流介紹地鐵雜散電流形成原因地鐵中，很多鐵路采用走形軌、走行軌連接件以及電纜組成回流系統(tǒng)。走行軌與地之間并非絕對絕緣，而是有一定的對地電阻，存在多個電流泄漏點，因而形成雜散電流。

24雜散電流介紹地鐵雜散電流形成原因24雜散電流介紹雜散電流危害雜散電流的通路如圖所示,它實質(zhì)上形成兩個串聯(lián)的電池。

鋼軌（陽極）---土壤---金屬管線（陰極）（電池Ⅰ）

金屬管線（陽極）---土壤---鋼軌（陰極）（電池Ⅱ）

25雜散電流介紹雜散電流危害25雜散電流介紹雜散電流危害地鐵隧道中是非常潮濕的，隧道中的水蒸氣多為酸性，金屬的腐蝕是一種化學(xué)反應(yīng)，其化學(xué)反應(yīng)式如下：腐蝕產(chǎn)生物為金屬的鐵銹。排流網(wǎng)是雜散電流的良好通道。在回流點附近，雜散電流從排流網(wǎng)的結(jié)構(gòu)鋼中流出。排流網(wǎng)的結(jié)構(gòu)鋼因失去電子，而帶正電，鐵離子與水蒸氣中的硫酸根離子作用而變成硫酸鹽，因而被腐蝕。

26雜散電流介紹雜散電流危害26雜散電流介紹雜散電流危害雜散電流破壞混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物Fe(OH)2、Fe2O3.xH2O（紅銹）、Fe3O4（黑銹）等在鋼筋或鋼管表面沉淀形成銹層，膨脹致使混凝土漲裂。

雜散電流造成埋地管線局部穿孔

雜散電流流由于數(shù)值大，使金屬發(fā)生的腐蝕較快，經(jīng)常遭受迷流腐蝕的管線幾個月便會穿孔。雜散電流危及人體安全

當(dāng)雜散電流過大時，鋼軌電位將會上升，同時軌地之間電位差增大，當(dāng)超過92V（德國標(biāo)準(zhǔn)），人體就會有觸電危險。雜散電流影響通訊設(shè)備

返回目錄27雜散電流介紹雜散電流危害返回目錄27模型分析由于整個地鐵線路是由多個變電所為機(jī)車供電，供電方式、列車的負(fù)荷、線路條件都是變量等多方面的原因，地鐵嚴(yán)格意義上的雜散電流泄露的理論公式是很難推導(dǎo)的。為了簡化所要研究的問題，且能夠達(dá)到了解雜散電流分布規(guī)律的要求，采取理想的條件來建立地鐵雜散電流分布的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)。

模型分析假設(shè)軌道電阻沿線均勻分布；過渡電阻在軌道和排流網(wǎng)間均勻分布：忽略系統(tǒng)向外的泄漏電流；忽略饋電線路的阻抗。

28模型分析28模型分析單邊供電

Rs軌道縱向電阻，Ω/kmRg1軌道與排流網(wǎng)之間的過渡電阻，Ω/kmRp排流網(wǎng)縱向電阻，Ω/kmRg2排流網(wǎng)與大地之間的過渡電阻，Ω/kmRd大地縱向電阻，Ω/kmu1(X)為在X處走行軌與排流網(wǎng)之間的電壓Vu2(x)為在X處排流網(wǎng)與大地之間的電壓，Vil(x)為走行軌在處的電流，Ai2(x)為排流網(wǎng)在x處的電流，Ai3(x)為大地在X處的電流，AX為距變電所的距離，kmL為機(jī)車據(jù)變電所的距離，kmI為機(jī)車取流電流，A29模型分析單邊供電Rs軌道縱向電阻，Ω/km29模型分析單邊供電

根據(jù)以下公式帶入經(jīng)驗數(shù)值，通過仿真軟件，我們可以得到一定的規(guī)律30模型分析單邊供電根據(jù)以下公式帶入經(jīng)驗數(shù)值，通過仿真軟件，我們模型分析單邊供電，排流網(wǎng)不排流，供電區(qū)間長度變化時參數(shù)分布規(guī)律

當(dāng)機(jī)車與變電所間距離增加時，軌道電壓，軌道電流損失量以及泄漏雜散電流總量均大幅度增加。31模型分析單邊供電，排流網(wǎng)不排流，供電區(qū)間長度變化時參數(shù)分布規(guī)模型分析單邊供電，排流網(wǎng)不排流，機(jī)車取流電流變化時參數(shù)分布規(guī)律

當(dāng)機(jī)車取流電流增加時，軌道電壓、軌道電流以及泄漏雜散電流總量均大幅度增加32模型分析單邊供電，排流網(wǎng)不排流，機(jī)車取流電流變化時參數(shù)分布模型分析單邊供電，排流網(wǎng)不排流，軌地過渡電阻變化時參數(shù)分布規(guī)律

當(dāng)軌地過渡電阻低于3Ω/km時，軌道電壓、軌道電流以及泄漏雜散電流總量均大幅度增加33模型分析單邊供電，排流網(wǎng)不排流，軌地過渡電阻變化時參數(shù)分布模型分析單邊供電，排流網(wǎng)不排流，軌道縱向電阻變化時參數(shù)分布規(guī)律

當(dāng)軌道縱向電阻增加時，軌道電壓，軌道電流損失量以及泄漏雜散電流總量均大幅度增加34模型分析單邊供電，排流網(wǎng)不排流，軌道縱向電阻變化時參數(shù)分布規(guī)模型分析單邊供電，排流網(wǎng)不排流，各量的分布規(guī)律1)軌道電壓：從變電所到機(jī)車處，軌道電壓逐漸增加，且在變電所處為負(fù)的最大值，在機(jī)車處為正的最大值，在機(jī)車與變電所的中點，電壓值為零。2)軌道電流：從變電所到機(jī)車處軌道電流先減小后增加，以變電所和機(jī)車處軌道電流最大且相等，以機(jī)車與變電所中點對稱，在機(jī)車與變電所的中點處最小，此處的軌道電流損失最嚴(yán)重；3)泄漏雜散電流總量：從變電所到機(jī)車處泄漏雜散電流總量先增加后減少，在變電所和機(jī)車處為零，在機(jī)車與變電所的中點處最大，此處泄漏的雜散電流最大，整個分布規(guī)律也是以機(jī)車與變電所中點對稱。

35模型分析單邊供電，排流網(wǎng)不排流，各量的分布規(guī)律35模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流，供電區(qū)間長度變化時參數(shù)分布規(guī)律

當(dāng)機(jī)車與變電所間距離增加時，軌道電壓，軌道電流損失量以及泄漏雜散電流總量均大幅度增加。36模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流，供電區(qū)間長度變化時參數(shù)分布規(guī)律模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流，軌地過渡電阻變化時參數(shù)分布規(guī)律

當(dāng)軌地過渡電阻低于3Ω/km時，軌道電壓、軌道電流以及泄漏雜散電流總量均大幅度增加37模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流，軌地過渡電阻變化時參數(shù)分布規(guī)律模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流，軌道縱向電阻變化時參數(shù)分布規(guī)律

當(dāng)軌道縱向電阻增加時，軌道電壓，軌道電流損失量以及泄漏雜散電流總量均大幅度增加38模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流，軌道縱向電阻變化時參數(shù)分布規(guī)律模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流，各量的分布規(guī)律1)軌道電壓：從變電所道機(jī)車處，軌道電壓逐漸增加，且在變電所處為負(fù)的最大值，在機(jī)車處為正的最大值，但是軌道電壓為零的點并不是在機(jī)車與變電所的中點。2)軌道電流：從變電所到機(jī)車處軌道電流先減小后增加，軌道電流的值不關(guān)于某點對稱，在軌道電壓為零處的軌道電流損失最嚴(yán)重。3)泄漏雜散電流總量：從變電所到機(jī)車處泄漏雜散電流總量先增加后減少，在軌道電壓為零處，泄漏的雜散電流最大。

39模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流，各量的分布規(guī)律39模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流前后，各量的分布規(guī)律

40模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流前后，各量的分布規(guī)律40模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流前后，各量的分布規(guī)律排流后，軌道電壓增加，這就需要在排流的時候考慮軌道電壓是否會達(dá)到92V，會不會給地鐵員工和乘客的人身安全帶來問題，可以通過此電位對排流柜上的限流電阻進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，來解決這個問題；排流后，軌道電流減少，說明軌道電流的損失量增加：排流后，泄漏雜散電流總量增加，這就使得排流管道周圍未加排流保護(hù)的金屬管線受到雜散電流腐蝕的危險加大。

返回目錄41模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流前后，各量的分布規(guī)律返回目錄41雜散電流測量

目前研究以直流為主，交流為輔，對于直交混雜的情況，國內(nèi)外的研究者正在積極地做各種定性、定量的實驗。

國外的地鐵管理部門及高等院校內(nèi)均設(shè)置了專門機(jī)構(gòu)從事這方面研究并取得了豐富成果。我國的地鐵建設(shè)起步較晚，因而對于雜散電流的相關(guān)研究開展比較晚，目前國內(nèi)只有少數(shù)幾家研究機(jī)構(gòu)，如中國礦業(yè)大學(xué)等。

目前國際上雜散電流防護(hù)通常采用VDE0115國際標(biāo)準(zhǔn)、歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50122-2、EN50162和德國(VDV)501／2標(biāo)準(zhǔn)。

我國唯一雜散電流標(biāo)準(zhǔn)是1992年頒布的《地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程》。

42雜散電流測量42雜散電流測量

直接測量雜散電流是不可行的。

根據(jù)模型分析中描述，影響雜散電流中最大的兩個參數(shù)為：軌道縱向電阻、軌地過渡電阻。

《地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程》（CJJ49-1992）中規(guī)定：兼用作回流的地鐵走行軌與隧洞主體結(jié)構(gòu)(或大地之間)的過渡電阻值(按閉塞區(qū)間分段進(jìn)行測量并換算為1KM長度的電阻值)，對于新建線路不應(yīng)小于15Ω.KM；對于運行線路不應(yīng)小于3Ω.KM。EN50122-2標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：單個導(dǎo)軌單位長度電導(dǎo)率，不能低于下表中推薦值。

牽引系統(tǒng)野外(s/km)隧道(s/km)鐵路0.50.5開放形式運輸系統(tǒng)0.50.1封閉形式運輸系統(tǒng)2.5--43雜散電流測量牽引系統(tǒng)野外(s/km)隧道雜散電流測量EN50122-2標(biāo)準(zhǔn)中測量10米鋼軌縱向電阻的方法

44雜散電流測量EN50122-2標(biāo)準(zhǔn)中測量10米鋼軌縱向電阻的雜散電流測量EN50122-2標(biāo)準(zhǔn)中鋼軌與隧道的軌地電阻測量方法

45雜散電流測量EN50122-2標(biāo)準(zhǔn)中鋼軌與隧道的軌地電阻測量雜散電流測量EN50122-2標(biāo)準(zhǔn)中露天鋼軌與地的軌地電阻測量方法

46雜散電流測量EN50122-2標(biāo)準(zhǔn)中露天鋼軌與地的軌地電阻測雜散電流測量

地鐵隧道或輕軌基礎(chǔ)為混凝土結(jié)構(gòu)，排流網(wǎng)總的鋼筋有雜散電流流出時，鋼筋的電位將發(fā)生正向偏移（陽極極化）。陽極電流（流出的雜散電流）和陽極電位變化的規(guī)律如圖所示。我國的《地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程》CJJ49-92行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)第3.0.5條中規(guī)定：對于主體混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋極化電壓的正向偏移平均值不得大于500mV，這一條作為防腐蝕的標(biāo)準(zhǔn)。47雜散電流測量地鐵隧道或輕軌基礎(chǔ)為混凝土結(jié)雜散電流測量

48雜散電流測量48雜散電流測量FM308雜散電流集中測控裝置功能：監(jiān)測全線排流網(wǎng)腐蝕情況，并可實現(xiàn)自動排流防護(hù)。測量參數(shù)：極化電壓、接觸電壓、參比電極電位構(gòu)成：參比電極、傳感器、轉(zhuǎn)接器、監(jiān)測裝置、通信網(wǎng)絡(luò)、上位機(jī)系統(tǒng)。特點：就地實時采集數(shù)據(jù)，測量精確；獨立系統(tǒng)；根據(jù)監(jiān)測結(jié)果實現(xiàn)自動極性排流，將腐蝕控制在最低限度。49雜散電流測量FM308雜散電流集中測控裝置49雜散電流測量雜散電流集中測控裝置50雜散電流測量雜散電流集中測控裝置50雜散電流測量雜散電流自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測內(nèi)容1）結(jié)構(gòu)鋼極化電壓正向偏移平均值地鐵軌道漏出來的雜散電流能否引起隧洞結(jié)構(gòu)鋼筋的腐蝕，以雜散電流引起結(jié)構(gòu)鋼筋的電位極化電壓偏移值來確定，因此在《CJJ49－92地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程》中的3.0.5條中規(guī)定：對于鋼筋混凝土地鐵主體結(jié)構(gòu)的鋼筋，極化電壓30分鐘內(nèi)的正向偏移平均值不得超過0.5伏，這一條是作為設(shè)計地鐵雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)的依據(jù)。51雜散電流測量雜散電流自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測內(nèi)容51雜散電流測量雜散電流自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測內(nèi)容2）鋼軌對結(jié)構(gòu)鋼的電壓值地鐵軌道與站臺間(鋼軌與結(jié)構(gòu)鋼間)有時會出現(xiàn)異常電壓，為了保護(hù)乘客和鐵路員工的安全，免遭鋼軌與結(jié)構(gòu)鋼間接觸電壓的傷害，根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)VCEO115第一部分(6／82)的規(guī)定：軌道與結(jié)構(gòu)鋼間的電位差(接觸電壓)不得超過92伏。另外根據(jù)鋼軌對結(jié)構(gòu)鋼的電壓值，可了解鋼軌的運行狀態(tài)，判斷鋼軌有無裂縫。52雜散電流測量雜散電流自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測內(nèi)容52雜散電流測量雜散電流自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測內(nèi)容3）參比電極的本體電位結(jié)構(gòu)鋼極化電位不能直接測量，需要參比電極提供基準(zhǔn)電位。參比電極的本體電位可能隨著時間的推移或環(huán)境的變化而發(fā)生衰減，因此需要監(jiān)測參比電極的本體電位，并判定參比電極是否損壞。返回目錄53雜散電流測量雜散電流自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測內(nèi)容返回目錄53雜散電流防護(hù)

《地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定基本防護(hù)原則：

一、以治本為主將地鐵雜散電流減小至最低限度二、限制雜散電流向地鐵外部的擴(kuò)散三、地鐵附近的地中金屬管線結(jié)構(gòu)應(yīng)單獨采取有效的防蝕措施

對于如何治本，本次不予考慮，主要介紹如何進(jìn)行保護(hù)。EN50122-2中規(guī)定了三種常見的排流方法：

一、極性排流法

二、強(qiáng)制排流法

三、附加電流的陰極保護(hù)

54雜散電流防護(hù)《地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定基本防護(hù)原雜散電流防護(hù)極性排流法極性排流通過二極管或繼電器使電流只能在一個方向流過而實現(xiàn)。為了限制電流大小，一般需要配置限流電阻。極性排流會增加雜散電流。這種方法通常被用于所要保護(hù)的結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離其他結(jié)構(gòu)物。

55雜散電流防護(hù)極性排流法55雜散電流防護(hù)強(qiáng)制排流法

某些特定情況下，可以采用強(qiáng)制排流法。這是一個強(qiáng)制電流系統(tǒng)，運行軌道是陽極。56雜散電流防護(hù)強(qiáng)制排流法56雜散電流防護(hù)附加電流陰極保護(hù)在系統(tǒng)中，附加電流從附加電流的陽極通過大地流到被保護(hù)的結(jié)構(gòu)鋼上。57雜散電流防護(hù)附加電流陰極保護(hù)57雜散電流防護(hù)

目前，采用走行軌作為回流通路的地鐵一般在走行軌下面架設(shè)排流網(wǎng)作為雜散電流收集通道。對于隧道，一般以隧道的結(jié)構(gòu)鋼作為備用排流通道。返回目錄58雜散電流防護(hù)返回目錄58排流柜

目前，基于可操作性考慮，國內(nèi)地鐵排流基本采用極性排流法，有固定電阻排流和可調(diào)電阻排流兩種方式。

固定電阻排流

經(jīng)過二極管D及固定限流電阻R，把排流網(wǎng)與軌道連接在一起，使排流網(wǎng)中的雜散電流流回牽引變電所的負(fù)母線。59排流柜59排流柜固定電阻排流缺點

當(dāng)列車在運行中負(fù)荷電流很大時，在回流點附近，軌道與排流網(wǎng)間的電位差△V值很大，因此排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼筋與水泥基礎(chǔ)間的電位差(極化電位)△V’也很高(△V與△V’成正比)，很容易超過0．5V，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)鋼筋產(chǎn)生腐蝕。60排流柜固定電阻排流缺點60排流柜過排流和欠排流

欠排流：經(jīng)固定限流電阻排流法排流以后，△V’超過0.5V。

欠排流狀態(tài)時，易產(chǎn)生腐蝕。

減小限流電阻值，或使其為零。這樣，可使回流點附近排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼筋的極化電位小于0.5V，或接近零。這種狀態(tài)稱之為：過排流在過排流狀態(tài)下，雜散電流對結(jié)構(gòu)鋼筋的腐蝕危害較小，但在列車負(fù)荷端電壓增加，帶來安全問題。

61排流柜61排流柜可調(diào)電阻排流

限流電阻應(yīng)是可變的，并使△V’保持在0.5V。62排流柜可調(diào)電阻排流62排流柜智能排流柜

智能排流柜就是采用了可調(diào)電阻方式。通過改變IGBT的占空比來達(dá)到理想排流狀態(tài)?？刂圃恚翰捎门帕骶W(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼筋極化電位0.5V作為自動排流的設(shè)定量，通過參比電極測出排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼筋與水泥基礎(chǔ)間的電位差，控制驅(qū)動模塊，向IGBT發(fā)出閉合、開通信號，進(jìn)行斬波調(diào)阻來改變可調(diào)限流電阻的阻值，使排流柜工作在理想狀態(tài)下。63排流柜智能排流柜63排流柜控制原理

64排流柜控制原理64排流柜智能排流柜

排流柜安裝在牽引變電所內(nèi)，電氣聯(lián)接在排流網(wǎng)端子和整流器負(fù)極母排。返回目錄65排流柜智能排流柜排流柜安裝在牽引變電所內(nèi)，電氣聯(lián)接在排流網(wǎng)端單向?qū)ㄑb置單向?qū)ㄑb置

當(dāng)車場、車輛段、隧道、高架橋等特殊地段的軌道上運行時，由于這些場所的特殊性，保證機(jī)車回流電流正常流向變電所；而列車在車場、車輛段、隧道、高架橋等特殊地段以外的鋼軌部位運行時，不允許列車的回流電流流過這些特殊地段，從而減小雜散電流對這些特殊地段結(jié)構(gòu)鋼筋的腐蝕。

目前，為了達(dá)到上述目的，在車場、車輛段、隧道、高架橋等特殊地段軌道上了，均設(shè)置了絕緣結(jié)，從而物理上將這些場合軌道與運行軌道隔離。

66單向?qū)ㄑb置單向?qū)ㄑb置66單向?qū)ㄑb置單向?qū)ㄑb置

車場、車輛段、隧道、高架橋等特殊地段設(shè)置絕緣結(jié)后問題：1）列車在上述地段運行時，走行軌電流如何流回變電所？2）列車經(jīng)過絕緣結(jié)時,電流的突變，有可能使絕緣結(jié)兩端產(chǎn)生一個電位差，發(fā)生打火燒毀軌道的現(xiàn)象。（電路中電壓大于10～12V，且電流大于80～100mA，分開的觸頭之間就會產(chǎn)生電?。?/p>

單向?qū)ㄑb置主要是為了解決上述兩個問題。67單向?qū)ㄑb置單向?qū)ㄑb置67單向?qū)ㄑb置單向?qū)ㄑb置

68單向?qū)ㄑb置單向?qū)ㄑb置68單向?qū)ㄑb置單向?qū)ㄑb置消弧原理

69單向?qū)ㄑb置單向?qū)ㄑb置消弧原理69單向?qū)ㄑb置地下和地面或車輛段和運行線隔離單向?qū)ㄑb置的正極接地下段鋼軌，負(fù)極接地面段鋼軌當(dāng)列車在地面正線運行時，不允許列車電流回流至地下段（地下段絕緣條件更差）車輛段和正線的隔離原理類似70單向?qū)ㄑb置地下和地面或車輛段和運行線隔離70單向?qū)ㄑb置水下隧道內(nèi)鋼軌隔離單向?qū)ㄑb置的正極接隧道沉管區(qū)段地下鋼軌，負(fù)極接沉管區(qū)段以外鋼軌，當(dāng)列車在隧道沉管區(qū)段運行時，列車電流通過單向?qū)ㄑb置回流至牽引所，而當(dāng)列車在隧道沉管以外區(qū)段運行時，列車電流通過與鋼軌平行的回流電纜回流至牽引所。71單向?qū)ㄑb置水下隧道內(nèi)鋼軌隔離71單向?qū)ㄑb置地下與地面鐵道線路

72單向?qū)ㄑb置地下與地面鐵道線路72單向?qū)ㄑb置過江隧道

返回目錄73單向?qū)ㄑb置過江隧道返回目錄73框架泄漏保護(hù)裝置

EN50122-1中規(guī)定，對于直流軌道系統(tǒng)，短時人體接觸電壓如下。Permanentconditions：Theaccessiblevoltagesshallnotexceed120Vexceptinworkshopsandsimilarlocationswherethelimitshallbe60V.74框架泄漏保護(hù)裝置74框架泄漏保護(hù)裝置

框架泄漏保護(hù)裝置的作用是當(dāng)?shù)罔F直流牽引變電所內(nèi)的1500V開關(guān)柜發(fā)生正極與柜體發(fā)生短路時，起動相應(yīng)斷路器跳閘，快速切除故障，對設(shè)備尤其對人身安全進(jìn)行保護(hù)。

75框架泄漏保護(hù)裝置75框架泄漏保護(hù)裝置工作原理

框架泄漏保護(hù)由電流檢測元件和電壓檢測元件組成。電流檢測元件：接在絕緣的開關(guān)柜外殼和變電所接地網(wǎng)之間，有一個能承受100kA短路電流、電阻為0.15mΩ的分流器與之并聯(lián)。電壓檢測元件：一端接于直流電源負(fù)極，另一端接設(shè)備外殼。當(dāng)開關(guān)柜內(nèi)發(fā)生正極對柜體短路時，接地電流通過電流檢測元件流入地網(wǎng)，再通過鋼軌與地之間的過渡電阻(或排流柜)回到鋼軌(負(fù)極)。當(dāng)接地電流達(dá)到整定值時，電流檢測元件動作，跳開進(jìn)線斷路器及所有直流斷路器，并聯(lián)跳相鄰牽引變電所向相同供電區(qū)供電的斷路器。故障排除后，需人工復(fù)歸框架泄漏保護(hù)，斷路器才能重新投入。電壓檢測元件由2段組成：I段報警，II段跳閘。當(dāng)直流設(shè)備內(nèi)正極對外殼短路時，地電位升高，電壓檢測元件會在鋼軌和地之間檢測到一個電壓，當(dāng)這個電壓大于電壓檢測元件整定值時，電壓檢測元件以整定時間動作。整定時間根據(jù)EN50122中規(guī)定的人體耐受電壓時間設(shè)定。

返回目錄76框架泄漏保護(hù)裝置工作原理返回目錄76鋼軌電位限制裝置

鋼軌電位限制裝置通常由晶閘管回路和接觸器回路構(gòu)成。當(dāng)檢測到軌地電位值高于整定值時，晶閘管快速導(dǎo)通，同時起動接觸器動作，將鋼軌與接地極短接，使鋼軌與地等電位，從而保護(hù)車站旅客人身安全，其動作時間約為3ms。整定值按EN50122-1標(biāo)準(zhǔn)中的人體耐受電壓時間特性進(jìn)行整定。

77鋼軌電位限制裝置77鋼軌電位限制裝置

當(dāng)供電區(qū)段有起動或運行的機(jī)車，或發(fā)生短路故障時，由于鋼軌與地之間泄漏電阻的存在，使機(jī)車鋼軌與地的電位升高，而牽引變電所的軌地電位為負(fù)值，軌地之間會產(chǎn)生較高的電位差。為保護(hù)車站的人身安全，設(shè)置鋼軌電位限制裝置。當(dāng)兩牽引變電所供電區(qū)間有機(jī)車起動或運行時，軌地電位如圖。

78鋼軌電位限制裝置78鋼軌電位限制裝置

鋼軌電位限制裝置通常由晶閘管回路和接觸器回路構(gòu)成。當(dāng)檢測到軌地電位值高于整定值時，晶閘管快速導(dǎo)通，同時起動接觸器動作，將鋼軌與接地極短接，使鋼軌與地等電位，從而保護(hù)車站旅客人身安全，其動作時間約為3ms。整定值按EN50122.1標(biāo)準(zhǔn)中的人體耐受電壓時間特性進(jìn)行整定。

79鋼軌電位限制裝置79Thankyou80Thankyou80地鐵雜散電流防護(hù)文小龍81地鐵雜散電流防護(hù)1地鐵常識地鐵供電系統(tǒng)模型分析雜散電流測量雜散電流防護(hù)排流柜單向?qū)ㄑb置框架泄漏保護(hù)裝置鋼軌限位裝置雜散電流介紹目錄82地鐵常識地鐵供電系統(tǒng)模型分析雜散電流測量雜散電流防護(hù)排流柜單地鐵常識地鐵車站類型，按功能分為以下四種：

中間站

只供乘客上下車用車站

折返站在中間站設(shè)有折返線路設(shè)備即稱為折返站，一般在市區(qū)客流量大的區(qū)段設(shè)立，可以滿足乘客需要，節(jié)省運營開支

換乘站既用于乘客乘降又為乘客提供換乘的車站

終點站

地鐵線路兩端的車站，除了供乘客上下或換乘外，通常還供列車停留、折返、臨修及檢修使用83地鐵常識地鐵車站類型，按功能分為以下四種：3地鐵常識地鐵路網(wǎng)

基本類型：單線式、單環(huán)線式、多線式、蛛網(wǎng)式

引申類型：放射形、棋盤式、棋盤加環(huán)線等

地鐵每條線路都由區(qū)間隧道（地下）或地面線路和高架橋（地上）、車站及附屬建筑物構(gòu)成。84地鐵常識地鐵路網(wǎng)4地鐵常識地鐵車輛

地鐵車輛分為動車（帶動力裝置）和拖車（不帶動力裝置），以及帶司機(jī)

室和不帶司機(jī)室多種形式。

地鐵車輛由車體、動力轉(zhuǎn)向架和非動力轉(zhuǎn)向架、牽引緩沖連接裝置、制動裝置、受流裝置、車輛內(nèi)部設(shè)備、車輛電氣系統(tǒng)等組成。85地鐵常識地鐵車輛5地鐵常識地鐵軌道軌道的構(gòu)造主要包括鋼軌、扣件、軌枕、道渣、排水溝、邊坡等

現(xiàn)代化軌道為徹底改善鋼軌接頭之缺點，采取連續(xù)焊接之方式，以連續(xù)焊接鋼軌取代鋼軌接頭，藉以減少軌道之維修工作，并可增加使用年限，此稱為長焊鋼軌86地鐵常識地鐵軌道6地鐵常識地鐵道岔與側(cè)線道岔是引導(dǎo)車輛進(jìn)入所指定的另一軌道或車場、工廠之軌道，由一組轉(zhuǎn)轍器、一個岔心(轍叉)、兩根護(hù)軌、一排岔枕組成，其扳動方式分為手動和電動兩種，以達(dá)到切換軌道路線的目的。側(cè)線主要提供列車會車及待避之用。架空接觸網(wǎng)

置于車輛限界的上限平面以上或位于該平面通過受電弓向電動客車輸送電能的接觸網(wǎng)。接觸軌用金屬軌條制成的向電動客車供給電能的剛性導(dǎo)電體其標(biāo)高通常與走行軌的標(biāo)高相接近走行軌

用來車輛通行的軌道均流線連接上下行回流軌使其均勻回流的跨越導(dǎo)線返回目錄87地鐵常識地鐵道岔與側(cè)線返回目錄7地鐵供電系統(tǒng)

地鐵的供電電源要求安全可靠，通常由城市電網(wǎng)供給。目前，國內(nèi)各城市對地鐵及城市軌道交通的供電一般有三種方式，即分散供電方式、集中供電方式、分散與集中相結(jié)合的混合供電方式。

88地鐵供電系統(tǒng)8地鐵供電系統(tǒng)分散供電方式沿地鐵線路的城市電網(wǎng)（通常是10KV電壓等級）分別向各沿線的地鐵牽引變電所和降壓變電所供電。前提條件是城市電網(wǎng)在地鐵沿線有足夠的變電站和備用容量，并能滿足地鐵牽引供電的可靠性要求。早期的北京地鐵采取的就是這種供電方式。

89地鐵供電系統(tǒng)分散供電方式9地鐵供電系統(tǒng)集中供電方式城市電網(wǎng)（通常是110KV或66KV電壓等級）向地鐵的專用主變電所供電，主變電所再向地鐵的牽引變電所和降壓變電所供電，地鐵自身組成完整的供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

近幾年新建的地鐵系統(tǒng)多采用集中供電方式，如上海、廣州、深圳地鐵等。

90地鐵供電系統(tǒng)集中供電方式10地鐵供電系統(tǒng)分散與集中相結(jié)合的混合供電方式分散供電與集中供電相結(jié)合構(gòu)成了混合供電方式。

混合供電可充分利用城市電網(wǎng)的資源，節(jié)約投資，但供電可靠性不如集中供電方式，管理亦不夠方便。我國目前大多數(shù)地鐵和城軌交通均采用集中供電方式。本次培訓(xùn)涉及地鐵均默認(rèn)為集中供電方式。91地鐵供電系統(tǒng)分散與集中相結(jié)合的混合供電方式11地鐵供電系統(tǒng)地鐵供電系統(tǒng)的組成地鐵供電通常取自城市電網(wǎng)，通過城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)和地鐵供電系統(tǒng)實現(xiàn)輸送或變換，然后以適當(dāng)?shù)碾妷旱燃壒┙o地鐵各類設(shè)備。

通常取自城市電網(wǎng)電壓為110KV，經(jīng)過中壓網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)降罔F的牽引變電所和降壓變電所。

國內(nèi)采用的中壓等級一般為35KV、33KV、10KV電壓等級。其中33KV為非標(biāo)準(zhǔn)電壓等級，國內(nèi)上海地鐵１號線、廣州地鐵１號線采用該電壓等級。北京和天津的地鐵和城市軌道交通的中壓供電網(wǎng)絡(luò)采用了10KV電壓等級深圳地鐵1、4號線和南京地鐵南北線的中壓供電網(wǎng)絡(luò)均采用35KV電壓等級。92地鐵供電系統(tǒng)地鐵供電系統(tǒng)的組成12地鐵供電系統(tǒng)

根據(jù)用電性質(zhì)的不同，地鐵供電系統(tǒng)可分為兩部分：由牽引變電所為主組成的牽引供電系統(tǒng)和以降壓變電所為主組成的動力照明供電系統(tǒng)。牽引供電系統(tǒng)主要由主變電所、牽引變電所、接觸網(wǎng)、電力監(jiān)控、供電纜網(wǎng)等組成。提供地鐵車輛的牽引動力電源。動力照明供電系統(tǒng)主要由降壓變電所、低壓母線排、配電設(shè)備、線纜、用電設(shè)備等組成。提供地鐵機(jī)電設(shè)備動力電源和照明電源。此外，還應(yīng)設(shè)置地鐵應(yīng)急電源系統(tǒng)，如小型發(fā)電機(jī)、ＥＰＳ電源、ＵＰＳ電源等。93地鐵供電系統(tǒng)根據(jù)用電性質(zhì)的不同，地鐵供電地鐵供電系統(tǒng)

示例一一次系統(tǒng)圖94地鐵供電系統(tǒng)示例一一次系統(tǒng)圖14地鐵供電系統(tǒng)

示例二采用35KV傳輸?shù)臓恳冸娝?5地鐵供電系統(tǒng)示例二采用35KV傳地鐵供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)城市軌道交通和地鐵的牽引供電系統(tǒng)通常均采用較低電壓的直流供電制式。

國際電工委員會擬定的電壓標(biāo)準(zhǔn)為：600V、750V、1500V三種，后兩種電壓為推薦值。我國國標(biāo)規(guī)定為750V和1500V。

北京地鐵采用的是750V直流供電電壓，上海地鐵、廣州地鐵、深圳地鐵等均采用的是1500V直流供電電壓。96地鐵供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)16地鐵供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)直流標(biāo)稱電壓應(yīng)采用750V或1500V，波動范圍如下。

直流供電系統(tǒng)的正、負(fù)極均不接地。

97地鐵供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)17地鐵供電系統(tǒng)受電方式地鐵及城市軌道交通一般采用架空接觸網(wǎng)或接觸軌兩種受電方式。目前，一般DC750均采用接觸軌受電方式，DC1500V采用架空線受電，但有部分地方開始采用DC1500V接觸軌受電。

架空線受電接觸軌受電98地鐵供電系統(tǒng)受電方式架空線受電接觸軌受電18地鐵供電系統(tǒng)軌道回流地鐵一般采用走行軌或采用專用的回流軌回流。

當(dāng)采用走形軌回流時，直流牽引回流電路由走行軌及其電氣連接件和回流電纜組成。

我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：

利用走行軌回流，且在最大負(fù)載時，軌上任意一點對地電位差應(yīng)

不大于90V(歐洲標(biāo)準(zhǔn)為92V)新建線路，走行軌對地電阻值，分段測量時每公里不小于15Ω

99地鐵供電系統(tǒng)軌道回流19地鐵供電系統(tǒng)電分段、單邊供電、雙邊供電地鐵牽引供電系統(tǒng)由分布在地鐵沿線的牽引變電所及沿軌道架設(shè)的接觸網(wǎng)組成。每個變電所的兩側(cè)為一個供電區(qū)間，每個供電區(qū)間長度在1-3km左右。牽引變電所每一側(cè)的接觸網(wǎng)稱為“供電臂”。為了保證地鐵供電的可靠性及安全性，牽引變電所輸出正母線通過接觸網(wǎng)全線相連，兩個變電所之間設(shè)置電分段。

當(dāng)一個電分段只有一個牽引變電所供電時，我們稱之為：單邊供電。如果一個電分段有兩個牽引變電所供電，則為雙邊供電。

100地鐵供電系統(tǒng)電分段、單邊供電、雙邊供電20地鐵供電系統(tǒng)電分段101地鐵供電系統(tǒng)電分段21地鐵供電系統(tǒng)雙邊供電單邊供電返回目錄102地鐵供電系統(tǒng)雙邊供電單邊供電返回目錄22雜散電流介紹雜散電流，又稱迷流（straycurrent），任何不按預(yù)定通路而流動的電流。

雜散電流區(qū)域，電流在直流牽引系統(tǒng)與金屬結(jié)構(gòu)或地之間流動的區(qū)域。

一般來說，雜散電流流動的區(qū)域可以到幾公里遠(yuǎn)。

103雜散電流介紹23雜散電流介紹地鐵雜散電流形成原因地鐵中，很多鐵路采用走形軌、走行軌連接件以及電纜組成回流系統(tǒng)。走行軌與地之間并非絕對絕緣，而是有一定的對地電阻，存在多個電流泄漏點，因而形成雜散電流。

104雜散電流介紹地鐵雜散電流形成原因24雜散電流介紹雜散電流危害雜散電流的通路如圖所示,它實質(zhì)上形成兩個串聯(lián)的電池。

鋼軌（陽極）---土壤---金屬管線（陰極）（電池Ⅰ）

金屬管線（陽極）---土壤---鋼軌（陰極）（電池Ⅱ）

105雜散電流介紹雜散電流危害25雜散電流介紹雜散電流危害地鐵隧道中是非常潮濕的，隧道中的水蒸氣多為酸性，金屬的腐蝕是一種化學(xué)反應(yīng)，其化學(xué)反應(yīng)式如下：腐蝕產(chǎn)生物為金屬的鐵銹。排流網(wǎng)是雜散電流的良好通道。在回流點附近，雜散電流從排流網(wǎng)的結(jié)構(gòu)鋼中流出。排流網(wǎng)的結(jié)構(gòu)鋼因失去電子，而帶正電，鐵離子與水蒸氣中的硫酸根離子作用而變成硫酸鹽，因而被腐蝕。

106雜散電流介紹雜散電流危害26雜散電流介紹雜散電流危害雜散電流破壞混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物Fe(OH)2、Fe2O3.xH2O（紅銹）、Fe3O4（黑銹）等在鋼筋或鋼管表面沉淀形成銹層，膨脹致使混凝土漲裂。

雜散電流造成埋地管線局部穿孔

雜散電流流由于數(shù)值大，使金屬發(fā)生的腐蝕較快，經(jīng)常遭受迷流腐蝕的管線幾個月便會穿孔。雜散電流危及人體安全

當(dāng)雜散電流過大時，鋼軌電位將會上升，同時軌地之間電位差增大，當(dāng)超過92V（德國標(biāo)準(zhǔn)），人體就會有觸電危險。雜散電流影響通訊設(shè)備

返回目錄107雜散電流介紹雜散電流危害返回目錄27模型分析由于整個地鐵線路是由多個變電所為機(jī)車供電，供電方式、列車的負(fù)荷、線路條件都是變量等多方面的原因，地鐵嚴(yán)格意義上的雜散電流泄露的理論公式是很難推導(dǎo)的。為了簡化所要研究的問題，且能夠達(dá)到了解雜散電流分布規(guī)律的要求，采取理想的條件來建立地鐵雜散電流分布的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)。

模型分析假設(shè)軌道電阻沿線均勻分布；過渡電阻在軌道和排流網(wǎng)間均勻分布：忽略系統(tǒng)向外的泄漏電流；忽略饋電線路的阻抗。

108模型分析28模型分析單邊供電

Rs軌道縱向電阻，Ω/kmRg1軌道與排流網(wǎng)之間的過渡電阻，Ω/kmRp排流網(wǎng)縱向電阻，Ω/kmRg2排流網(wǎng)與大地之間的過渡電阻，Ω/kmRd大地縱向電阻，Ω/kmu1(X)為在X處走行軌與排流網(wǎng)之間的電壓Vu2(x)為在X處排流網(wǎng)與大地之間的電壓，Vil(x)為走行軌在處的電流，Ai2(x)為排流網(wǎng)在x處的電流，Ai3(x)為大地在X處的電流，AX為距變電所的距離，kmL為機(jī)車據(jù)變電所的距離，kmI為機(jī)車取流電流，A109模型分析單邊供電Rs軌道縱向電阻，Ω/km29模型分析單邊供電

根據(jù)以下公式帶入經(jīng)驗數(shù)值，通過仿真軟件，我們可以得到一定的規(guī)律110模型分析單邊供電根據(jù)以下公式帶入經(jīng)驗數(shù)值，通過仿真軟件，我們模型分析單邊供電，排流網(wǎng)不排流，供電區(qū)間長度變化時參數(shù)分布規(guī)律

當(dāng)機(jī)車與變電所間距離增加時，軌道電壓，軌道電流損失量以及泄漏雜散電流總量均大幅度增加。111模型分析單邊供電，排流網(wǎng)不排流，供電區(qū)間長度變化時參數(shù)分布規(guī)模型分析單邊供電，排流網(wǎng)不排流，機(jī)車取流電流變化時參數(shù)分布規(guī)律

當(dāng)機(jī)車取流電流增加時，軌道電壓、軌道電流以及泄漏雜散電流總量均大幅度增加112模型分析單邊供電，排流網(wǎng)不排流，機(jī)車取流電流變化時參數(shù)分布模型分析單邊供電，排流網(wǎng)不排流，軌地過渡電阻變化時參數(shù)分布規(guī)律

當(dāng)軌地過渡電阻低于3Ω/km時，軌道電壓、軌道電流以及泄漏雜散電流總量均大幅度增加113模型分析單邊供電，排流網(wǎng)不排流，軌地過渡電阻變化時參數(shù)分布模型分析單邊供電，排流網(wǎng)不排流，軌道縱向電阻變化時參數(shù)分布規(guī)律

當(dāng)軌道縱向電阻增加時，軌道電壓，軌道電流損失量以及泄漏雜散電流總量均大幅度增加114模型分析單邊供電，排流網(wǎng)不排流，軌道縱向電阻變化時參數(shù)分布規(guī)模型分析單邊供電，排流網(wǎng)不排流，各量的分布規(guī)律1)軌道電壓：從變電所到機(jī)車處，軌道電壓逐漸增加，且在變電所處為負(fù)的最大值，在機(jī)車處為正的最大值，在機(jī)車與變電所的中點，電壓值為零。2)軌道電流：從變電所到機(jī)車處軌道電流先減小后增加，以變電所和機(jī)車處軌道電流最大且相等，以機(jī)車與變電所中點對稱，在機(jī)車與變電所的中點處最小，此處的軌道電流損失最嚴(yán)重；3)泄漏雜散電流總量：從變電所到機(jī)車處泄漏雜散電流總量先增加后減少，在變電所和機(jī)車處為零，在機(jī)車與變電所的中點處最大，此處泄漏的雜散電流最大，整個分布規(guī)律也是以機(jī)車與變電所中點對稱。

115模型分析單邊供電，排流網(wǎng)不排流，各量的分布規(guī)律35模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流，供電區(qū)間長度變化時參數(shù)分布規(guī)律

當(dāng)機(jī)車與變電所間距離增加時，軌道電壓，軌道電流損失量以及泄漏雜散電流總量均大幅度增加。116模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流，供電區(qū)間長度變化時參數(shù)分布規(guī)律模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流，軌地過渡電阻變化時參數(shù)分布規(guī)律

當(dāng)軌地過渡電阻低于3Ω/km時，軌道電壓、軌道電流以及泄漏雜散電流總量均大幅度增加117模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流，軌地過渡電阻變化時參數(shù)分布規(guī)律模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流，軌道縱向電阻變化時參數(shù)分布規(guī)律

當(dāng)軌道縱向電阻增加時，軌道電壓，軌道電流損失量以及泄漏雜散電流總量均大幅度增加118模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流，軌道縱向電阻變化時參數(shù)分布規(guī)律模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流，各量的分布規(guī)律1)軌道電壓：從變電所道機(jī)車處，軌道電壓逐漸增加，且在變電所處為負(fù)的最大值，在機(jī)車處為正的最大值，但是軌道電壓為零的點并不是在機(jī)車與變電所的中點。2)軌道電流：從變電所到機(jī)車處軌道電流先減小后增加，軌道電流的值不關(guān)于某點對稱，在軌道電壓為零處的軌道電流損失最嚴(yán)重。3)泄漏雜散電流總量：從變電所到機(jī)車處泄漏雜散電流總量先增加后減少，在軌道電壓為零處，泄漏的雜散電流最大。

119模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流，各量的分布規(guī)律39模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流前后，各量的分布規(guī)律

120模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流前后，各量的分布規(guī)律40模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流前后，各量的分布規(guī)律排流后，軌道電壓增加，這就需要在排流的時候考慮軌道電壓是否會達(dá)到92V，會不會給地鐵員工和乘客的人身安全帶來問題，可以通過此電位對排流柜上的限流電阻進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，來解決這個問題；排流后，軌道電流減少，說明軌道電流的損失量增加：排流后，泄漏雜散電流總量增加，這就使得排流管道周圍未加排流保護(hù)的金屬管線受到雜散電流腐蝕的危險加大。

返回目錄121模型分析單邊供電，排流網(wǎng)排流前后，各量的分布規(guī)律返回目錄41雜散電流測量

目前研究以直流為主，交流為輔，對于直交混雜的情況，國內(nèi)外的研究者正在積極地做各種定性、定量的實驗。

國外的地鐵管理部門及高等院校內(nèi)均設(shè)置了專門機(jī)構(gòu)從事這方面研究并取得了豐富成果。我國的地鐵建設(shè)起步較晚，因而對于雜散電流的相關(guān)研究開展比較晚，目前國內(nèi)只有少數(shù)幾家研究機(jī)構(gòu)，如中國礦業(yè)大學(xué)等。

目前國際上雜散電流防護(hù)通常采用VDE0115國際標(biāo)準(zhǔn)、歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50122-2、EN50162和德國(VDV)501／2標(biāo)準(zhǔn)。

我國唯一雜散電流標(biāo)準(zhǔn)是1992年頒布的《地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程》。

122雜散電流測量42雜散電流測量

直接測量雜散電流是不可行的。

根據(jù)模型分析中描述，影響雜散電流中最大的兩個參數(shù)為：軌道縱向電阻、軌地過渡電阻。

《地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程》（CJJ49-1992）中規(guī)定：兼用作回流的地鐵走行軌與隧洞主體結(jié)構(gòu)(或大地之間)的過渡電阻值(按閉塞區(qū)間分段進(jìn)行測量并換算為1KM長度的電阻值)，對于新建線路不應(yīng)小于15Ω.KM；對于運行線路不應(yīng)小于3Ω.KM。EN50122-2標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：單個導(dǎo)軌單位長度電導(dǎo)率，不能低于下表中推薦值。

牽引系統(tǒng)野外(s/km)隧道(s/km)鐵路0.50.5開放形式運輸系統(tǒng)0.50.1封閉形式運輸系統(tǒng)2.5--123雜散電流測量牽引系統(tǒng)野外(s/km)隧道雜散電流測量EN50122-2標(biāo)準(zhǔn)中測量10米鋼軌縱向電阻的方法

124雜散電流測量EN50122-2標(biāo)準(zhǔn)中測量10米鋼軌縱向電阻的雜散電流測量EN50122-2標(biāo)準(zhǔn)中鋼軌與隧道的軌地電阻測量方法

125雜散電流測量EN50122-2標(biāo)準(zhǔn)中鋼軌與隧道的軌地電阻測量雜散電流測量EN50122-2標(biāo)準(zhǔn)中露天鋼軌與地的軌地電阻測量方法

126雜散電流測量EN50122-2標(biāo)準(zhǔn)中露天鋼軌與地的軌地電阻測雜散電流測量

地鐵隧道或輕軌基礎(chǔ)為混凝土結(jié)構(gòu)，排流網(wǎng)總的鋼筋有雜散電流流出時，鋼筋的電位將發(fā)生正向偏移（陽極極化）。陽極電流（流出的雜散電流）和陽極電位變化的規(guī)律如圖所示。我國的《地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程》CJJ49-92行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)第3.0.5條中規(guī)定：對于主體混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋極化電壓的正向偏移平均值不得大于500mV，這一條作為防腐蝕的標(biāo)準(zhǔn)。127雜散電流測量地鐵隧道或輕軌基礎(chǔ)為混凝土結(jié)雜散電流測量

128雜散電流測量48雜散電流測量FM308雜散電流集中測控裝置功能：監(jiān)測全線排流網(wǎng)腐蝕情況，并可實現(xiàn)自動排流防護(hù)。測量參數(shù)：極化電壓、接觸電壓、參比電極電位構(gòu)成：參比電極、傳感器、轉(zhuǎn)接器、監(jiān)測裝置、通信網(wǎng)絡(luò)、上位機(jī)系統(tǒng)。特點：就地實時采集數(shù)據(jù)，測量精確；獨立系統(tǒng)；根據(jù)監(jiān)測結(jié)果實現(xiàn)自動極性排流，將腐蝕控制在最低限度。129雜散電流測量FM308雜散電流集中測控裝置49雜散電流測量雜散電流集中測控裝置130雜散電流測量雜散電流集中測控裝置50雜散電流測量雜散電流自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測內(nèi)容1）結(jié)構(gòu)鋼極化電壓正向偏移平均值地鐵軌道漏出來的雜散電流能否引起隧洞結(jié)構(gòu)鋼筋的腐蝕，以雜散電流引起結(jié)構(gòu)鋼筋的電位極化電壓偏移值來確定，因此在《CJJ49－92地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程》中的3.0.5條中規(guī)定：對于鋼筋混凝土地鐵主體結(jié)構(gòu)的鋼筋，極化電壓30分鐘內(nèi)的正向偏移平均值不得超過0.5伏，這一條是作為設(shè)計地鐵雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)的依據(jù)。131雜散電流測量雜散電流自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測內(nèi)容51雜散電流測量雜散電流自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測內(nèi)容2）鋼軌對結(jié)構(gòu)鋼的電壓值地鐵軌道與站臺間(鋼軌與結(jié)構(gòu)鋼間)有時會出現(xiàn)異常電壓，為了保護(hù)乘客和鐵路員工的安全，免遭鋼軌與結(jié)構(gòu)鋼間接觸電壓的傷害，根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)VCEO115第一部分(6／82)的規(guī)定：軌道與結(jié)構(gòu)鋼間的電位差(接觸電壓)不得超過92伏。另外根據(jù)鋼軌對結(jié)構(gòu)鋼的電壓值，可了解鋼軌的運行狀態(tài)，判斷鋼軌有無裂縫。132雜散電流測量雜散電流自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測內(nèi)容52雜散電流測量雜散電流自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測內(nèi)容3）參比電極的本體電位結(jié)構(gòu)鋼極化電位不能直接測量，需要參比電極提供基準(zhǔn)電位。參比電極的本體電位可能隨著時間的推移或環(huán)境的變化而發(fā)生衰減，因此需要監(jiān)測參比電極的本體電位，并判定參比電極是否損壞。返回目錄133雜散電流測量雜散電流自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測內(nèi)容返回目錄53雜散電流防護(hù)

《地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定基本防護(hù)原則：

一、以治本為主將地鐵雜散電流減小至最低限度二、限制雜散電流向地鐵外部的擴(kuò)散三、地鐵附近的地中金屬管線結(jié)構(gòu)應(yīng)單獨采取有效的防蝕措施

對于如何治本，本次不予考慮，主要介紹如何進(jìn)行保護(hù)。EN50122-2中規(guī)定了三種常見的排流方法：

一、極性排流法

二、強(qiáng)制排流法

三、附加電流的陰極保護(hù)

134雜散電流防護(hù)《地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定基本防護(hù)原雜散電流防護(hù)極性排流法極性排流通過二極管或繼電器使電流只能在一個方向流過而實現(xiàn)。為了限制電流大小，一般需要配置限流電阻。極性排流會增加雜散電流。這種方法通常被用于所要保護(hù)的結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離其他結(jié)構(gòu)物。

135雜散電流防護(hù)極性排流法55雜散電流防護(hù)強(qiáng)制排流法

某些特定情況下，可以采用強(qiáng)制排流法。這是一個強(qiáng)制電流系統(tǒng)，運行軌道是陽極。136雜散電流防護(hù)強(qiáng)制排流法56雜散電流防護(hù)附加電流陰極保護(hù)在系統(tǒng)中，附加電流從附加電流的陽極通過大地流到被保護(hù)的結(jié)構(gòu)鋼上。137雜散電流防護(hù)附加電流陰極保護(hù)57雜散電流防護(hù)

目前，采用走行軌作為回流通路的地鐵一般在走行軌下面架設(shè)排流網(wǎng)作為雜散電流收集通道。對于隧道，一般以隧道的結(jié)構(gòu)鋼作為備用排流通道。返回目錄138雜散電流防護(hù)返回目錄58排流柜

目前，基于可操作性考慮，國內(nèi)地鐵排流基本采用極性排流法，有固定電阻排流和可調(diào)電阻排流兩種方式。

固定電阻排流

經(jīng)過二極管D及固定限流電阻R，把排流網(wǎng)與軌道連接在一起，使排流網(wǎng)中的雜散電流流回牽引變電所的負(fù)母線。139排流柜59排流柜固定電阻排流缺點

當(dāng)列車在運行中負(fù)荷電流很大時，在回流點附近，軌道與排流網(wǎng)間的電位差△V值很大，因此排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼筋與水泥基礎(chǔ)間的電位差(極化電位)△V’也很高(△V與△V’成正比)，很容易超過0．5V，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)鋼筋產(chǎn)生腐蝕。140排流柜固定電阻排流缺點60排流柜過排流和欠排流

欠排流：經(jīng)固定限流電阻排流法排流以后，△V’超過0.5V。

欠排流狀態(tài)時，易產(chǎn)生腐蝕。

減小限流電阻值，或使其為零。這樣，可使回流點附近排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼筋的極化電位小于0.5V，或接近零。這種狀態(tài)稱之為：過排流在過排流狀態(tài)下，雜散電流對結(jié)構(gòu)鋼筋的腐蝕危害較小，但在列車負(fù)荷端電壓增加，帶來安全問題。

141排流柜61排流柜可調(diào)電阻排流

限流電阻應(yīng)是可變的，并使△V’保持在0.5V。142排流柜可調(diào)電阻排流62排流柜智能排流柜

智能排流柜就是采用了可調(diào)電阻方式。通過改變IGBT的占空比來達(dá)到理想排流狀態(tài)?？刂圃恚翰捎门帕骶W(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼筋極化電位0.5V作為自動排流的設(shè)定量，通過參比電極測出排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼筋與水泥基礎(chǔ)間的電位差，控制驅(qū)動模塊，向