《城市轨道交通变电所运行与维护》 课件 项目4任务3 杂散电流防护装置的认知与维护.pptx

项目4防雷接地与杂散电流防护装置的认知与维护

任务3杂散电流防护装置的认知与维护

【任务描述】认识杂散电流的产生过程，掌握杂散电流的防护原则与方法，分组认识并维护智能排流柜。

01杂散电流的产生

杂散电流的产生在城市轨道交通供电系统中，电动列车采用直流牵引供电。在理想情况下，牵引电流由牵引变电所的正极出发，经由接触网（接触轨）、电动列车、钢轨（走行轨）、回流线返回牵引变电所负极。由于钢轨与大地之间难以做到完全绝缘，势必造成牵引电流不能全部经由钢轨流回牵引变电所的负极，有一部分牵引电流会泄漏到隧道或道床或埋地金属管线等金属钢构上，然后沿着金属钢构或土壤回流到牵引变电所（有些泄漏电流甚至不回流而散入大地），这一部分泄漏电流就是杂散电流，也称为迷流。

02杂散电流的危害

杂散电流的危害

1)引起城市轨道交通附近隧道、道床、建筑物结构钢筋、埋地金属管线等被腐蚀，缩短使用寿命

隧道、道床、建筑物结构钢筋、金属管线等埋于地下，当这些金属体中流过杂散电流时，这些金属体就会发生电化学腐蚀。

杂散电流所经过的路径可等效地看成两个串联的电池。

电池1：A钢轨(阳极区)→B道床、土壤→C金属管线(阴极区)；

电池2：D金属管线(阳极区)→E土壤、道床→F钢轨(阴极区)。

杂散电流的危害当杂散电流由图中的两个阳极区钢轨A、金属管线D流出时，该部位的金属(Fe)便与其周围的物质发生失掉电子的电解反应，这个部位的金属(Fe)就会遭到腐蚀。如果城市轨道交通附近的隧道、道床或其他建筑物的结构钢筋及埋地金属管线长期受到杂散电流的腐蚀，就会被严重损坏，结构钢强度也被破坏，使用寿命缩短。

2）引起钢轨及其附件的腐蚀。因杂散电流的存在，钢轨及钢轨的一些附件存在严重腐蚀，尤其是钉入道床的道钉。

3)引起框架泄漏保护误动作，影响城市轨道交通的正常运营

若钢轨局部或整体对地的绝缘变差，则钢轨对大地的泄漏电流增大，地下杂散电流增大，此时可能引起牵引变电所的框架保护动作。而框架保护动作会引起牵引变电所的断路器跳闸，导致全所失电，同时还会引起相邻牵引变电所对应的馈线断路器联跳，从而造成较大范围的停电事故，影响城市轨道交通的正常运营。杂散电流的危害

4)引起钢轨电位限制装置误动作，使用寿命缩短。为了降低城市轨道交通车体与地之间的接触电压和跨步电压，一般在设有牵引变电所的车站和车场设置钢轨电位限制装置。在钢轨对地电位超过规定值时，可将钢轨和变电所接地母排连接起来，防止钢轨电位过高对人身安全造成威胁。杂散电流会引起钢轨电位升高，导致钢轨电位限制装置会经常误动作，使得牵引变电所负极直接接地，因此使得原本设置在车站附近作为保护人身安全的钢轨电位限制装置经常作为排流柜使用，缩短了其使用寿命。杂散电流的危害

03杂散电流的防护

杂散电流的防护在工程实际中，杂散电流防护通常采取“以防为主，以排为辅，防排结合，加强监测”的原则。

1.以防为主以防为主就是隔离和控制所有可能的杂散电流泄漏途径，减少杂散电流进入城市轨道交通的主体结构、设备及相关设施。通过对杂散电流产生的原因及腐蚀过程的分析，可以得知提高走行轨对地绝缘电阻值及降低走行轨电阻值是治理杂散电流泄漏的两种直接方法。根据杂散电流的估算公式，杂散电流与列车到牵引变电所距离的平方成正比，与回流走行轨的纵向电阻成正比，与列车牵引电流成正比，与走行轨对地的过渡电阻成反比。

1.以防为主常用的杂散电流防护措施如下：

（1）提高走行轨对地绝缘电阻值走行轨绝缘的性能的好坏是决定杂散电流大小的最主要因素。提高走行轨对地绝缘电阻值，目的就是让牵引电流尽可能多地沿走行轨流回牵引变电所的负板，这样就可以尽量减少牵引电流向外泄漏。走行轨与地之间的绝缘电阻越大，产生的杂散电流越小。提高走行轨对地绝缘电阻值主要有四种方法：在走行轨下设置绝缘垫；让走行轨对地保持一定间隙；合理设置道床排水沟；合理设置道床混凝土。（2）降低走行轨电阻值走行轨电阻较大时，回流电流在其上流过时产生的电压降也大，使钢轨对地的电位差也增大，从而增加了杂散电流，所以必须设法降低走行轨的电阻值。根据电阻的公式，降低走行轨电阻值具体措施有：在设计中选用电阻率低的材料，增大钢轨横截面积，将短钢轨焊接成长钢轨。

1.以防为主（3）合理设置牵引变电所，牵引网采用双边供电根据杂散电流的估算公式，杂散电流值与列车到牵引供电变电所距离的平方成正比，所以可以通过减小供电距离来降低杂散电流，即牵引变电所之间距离设置不宜过长。另外，牵引网采用双边供电比单边供电方式杂散电流小，所以供电区间内应尽量采用双边供电模式。

（4）提高牵引网电压目前我国城市轨道交通牵引供电系统采用的直流供电电压有直流750V和1500V两种，实践证明采用1500V电压比采用750V电压牵引供电产生的杂散电流小。

2.以排为辅—设置