城市轨道交通供电杂散电流。演示幻灯片

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表示杂散电流的参数<2>
▪ 电流由钢轨泄漏大地，与轨道的状态有关，
即与单位长度内钢轨的电阻系数rg （欧姆/ 公里）和钢轨——大地的接触过渡电阻rt
（欧姆/公里）有关系。
▪ 数值rg包括钢轨，钢轨接头及轨端连接线
的电阻
▪ 数值rt包括轨枕、道碴层电阻，钢轨与轨枕
之间，轨枕与道床之间的接触电阻，以及 大地电阻对电流泄漏影响的泄漏阻抗。
-
+
I
L I
IS
RS
钢轨 R
U Ig
Rg
结构钢 图6-5 直流牵引供电系统简图
Ig1
Rt 2 Rg1 It 2
Rt1 It1
13
杂散电流的分析计算<2>
I I g,n
I g ,n1
I g,n2
I g,i
I g ,i1
Ig3
Rg ,n
Rg ,n1
Rg ,n2
Rg ,i
Rg ,i1
Rg 3
RS 2
Rt ,n 1
20
杂散电流腐蚀机理<4>
▪ 杂散电流的腐蚀危险可按金属表面的泄漏 电流密度（直接判据）计算，也可按周围 介质的相对电位（间接判据）计算。电腐 蚀危险最大，土壤活性又最高的地下设施 区段腐蚀最为严重。
▪ 电腐蚀的防护标准，是金属表面上没有泄 漏电流或对大地的阳极电位降低到零值， 在达到一定负电位时，同时还能保证对土 壤腐蚀的防护。
Rt ,n
Rt ,n 1
Rti
I t ,n 1
It,n
I t ,n 1
I ti
（a）
Ig2
Rg 2 Rt 3
It3
I g1
Rt 2 Rg1
Rt1
It2
It1
RS1
I1 I g,n
I g ,n1
I g,n2
I g,i
I g ,i1
Ig3
Ig2
Rg ,n
Rg ,n1
Rg ,n2
Rg ,i
Rg ,i1
百度文库
Rg 3
城市轨道交通供电
第6章 杂散电流
易东
西南交通大学电气工程学院
1
第6章 杂散电流
➢ 6.1 杂散电流分布的一般规律 ➢ 6.2 杂散电流的分析计算 ➢ 6.3 杂散电流的危害 ➢ 6.4 杂散电流腐蚀机理 ➢ 6.5 杂散电流防护原则 ➢ 6.6 杂散电流防护措施分类 ➢ 6.7 工程中适用的杂散电流防护措施 ➢ 6.8 排流柜和单向导通装置的应用 ➢ 6.9 杂散电流的监测方法
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表示杂散电流的参数<1>
▪ 轨道回路状态、路基情况、土壤电导率、 地下金属物体的位置与特点、列车运行图 等
▪ 随着城市轨道交通运营时间的推移，由于 受到不可避免的污染、潮湿、渗水、漏水 和高地应力作用等影响，使城市轨道交通 车站以及区间隧道中的轨、地绝缘性能降 低或先期防护措施失效，势必增大由走行 轨泄漏到土壤介质中的杂散电流。
1 R g,n
U
n
1 R g , n
1 R t, n
1
U
n 1
I
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杂散电流的分析计算<4>
▪ 各点泄漏的电流分别为
It1U Rt1 1,It2U Rt2 2,,It,n1R U t,n n 1 1
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6.3 杂散电流的危害
▪ 对地形成电位 ▪ 加速金属物体的腐蚀
煤气管道的腐蚀穿孔造成煤气泄漏、隧 道内水管腐蚀穿孔而被迫更换等。同时也 对城市轨道交通沿线城市公用管线和结构 钢筋产生“杂散电流腐蚀”
Rg 2
RS 2
Rt ,n 1
Rt ,n
Rt ,n 1
Rti
Rt 3
I t ,n 1
It,n
I t ,n 1
I ti
It3
(b) 图6-6 直流杂散电流传输网络有限单元模型
I2 I g1
Rt 2 Rg1
Rt1
It2
It1
RS1
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杂散电流的分析计算<3>
1 R g1
1 R t1
U
1
1 R g1
阴极区和阳极区<2>
▪ 阳极区和阴极区的长度和宽度 在电气化铁路运行中，各个极区的范
围尺寸不是固定不变的，而是根据负荷的 分布位置不同而经常变化的。因此，出现 一个变极区，在这个变极区内，可能有不 同的符号。
在采用再生制动时，在整个区段长度内， 阳极区和阴极区可能相互交替分布。
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6.2 杂散电流的分析计算<1>
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表示杂散电流的参数<3>
▪ 在杂散电流的理论中，除了一次参数rg和rt 外，还使用二次参数——衰减系数和特性 阻抗。
rg rt1
m rg rt
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阴极区和阳极区<1>
▪ 钢轨电位产生的原因是牵引回流在钢轨上 产生了纵向电压。
I杂散电 L L 流 12IdL L L 12V RdL
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2
6.1 杂散电流分布的一般规律
➢ 定义 ➢ 分布特点 ➢ 表示杂散电流的参数 ➢ 阴极区和阳极区
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杂散电流定义
牵引电流沿接触网送给电动车辆(组)，然后经轨道(走 行轨)流回牵引变电所，有少量电流不沿回流轨回到牵引 变电所的负极，而流向电位低、电阻率低的位置（如流入 大地），形成杂散电流，或称为迷流。
杂散电流腐蚀机理<2>
▪ 电池Ⅰ： A钢轨(阳极区)+B道床、土壤+C金属管 线(阴极区)；
▪ 电池Ⅱ： D金属管线(阳极区)+ E土壤、道床+F 钢轨(阴极区)。
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杂散电流腐蚀机理<3>
▪ 发生腐蚀的氧化还原反应分为两种 (1)当金属铁周围的介质是酸性电解质，即
PH<7时，发生的氧化还原反应是析氢腐蚀， 以H+为去极化剂； (2)当金属铁周围的介质是碱性电解质，即 PH>7时,发生的氧化还原反应是吸氧腐蚀 以为O2去极化剂。
U
2
I
1 R g1
U
1
1 R g1
1 Rg2
1 Rt2
U 2
1 Rg
1
U
3
0
R
1
g ,i1
U
i1
1 R g ,i1
1 R g ,i
1 R t ,i
U
i
1 Rg
,i
U
i1
0
R
1
g ,n1
U
n 1
1 R g ,n1
1 R g,n
1 Rt,n
U n
1 R g,n
U
n 1
0
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6.4 杂散电流腐蚀机理<1>
▪ 电化学腐蚀 与钢铁在大气条件下或在水溶液及土壤
电解质中发生的自然腐蚀一样，都是具有 阳极过程和阴极过程的氧化还原反应，即 电极电位较低的金属铁失去电子被氧化变 成金属离子，同时金属周围介质中电极电 位较高的去极化剂，如金属离子或非金属 离子得到电子被还原。
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4
杂散电流分布的特点<1>
（1）沿轨道的电流先是多，后是少，最后是 多；地中电流则先是少，后是多，最后是 少。
5
杂散电流分布的特点<2>
（2）接近轨道的杂散电流密度大，远离轨 道的杂散电流密度小
6
杂散电流分布的特点<3>
（3）杂散电流的分布在变电所附近发生畸 变 在实际应用中，变电所变压器牵引侧的 接地端通常一边与岔线轨道焊接，一边又 接入变电所接地网。