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在直流牽引供電系統(tǒng)中，較高的鋼軌對(duì)地過渡電阻只在軌-地絕緣良好且軌道環(huán)境干燥的情況下存在。實(shí)際上，由于鋼軌對(duì)地過渡電阻有限，總會(huì)有部分鋼軌回流泄漏至大地，這部分電流稱為雜散電流。雜散電流可引起金屬結(jié)構(gòu)腐蝕，也能造成變電器主變壓器直流偏磁等。

目前，對(duì)雜散電流的研究主要分為兩類：一是通過對(duì)回流系統(tǒng)進(jìn)行建模，仿真分析雜散電流與鋼軌電位的分布規(guī)律，研究其影響因素；二是研究防護(hù)治理措施，以盡可能減少其造成的負(fù)面影響。雜散電流防護(hù)措施主要包括縮短變電所距離、增大鋼軌對(duì)地過渡電阻、減小回流系統(tǒng)單位長(zhǎng)度電阻和增加均流線等。

國(guó)內(nèi)的地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范中明確規(guī)定，在無砟道床中應(yīng)當(dāng)設(shè)置排流網(wǎng)，作為雜散電流腐蝕防護(hù)的重要部分。在國(guó)內(nèi)，每個(gè)牽引所均設(shè)置了雜散電流排流裝置，排流裝置通過二極管在排流網(wǎng)、地和負(fù)母排之間形成單向?qū)ā５袑W(xué)者指出，在浮地系統(tǒng)中，使用雜散電流排流裝置，將使鋼軌電位和雜散電流增加，所以并不推薦把排流二極管作為防治雜散電流的措施。

直流牽引供電系統(tǒng)中，排流裝置投入后究竟是改善還是惡化雜散電流一直飽受爭(zhēng)議，絕大部分國(guó)內(nèi)地鐵供電系統(tǒng)的排流裝置都是“設(shè)而不投”。為此，西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院、成都地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司、國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司益陽(yáng)供電分公司的劉煒、鄭杰、李田、李思文、楊龍，在2022年第18期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文，建立包括排流裝置在內(nèi)的鋼軌回流系統(tǒng)模型，綜合分析排流裝置對(duì)雜散電流分布的影響，并通過CDEGS仿真驗(yàn)證模型的可靠性；然后分析雜散電流排流系統(tǒng)各參數(shù)對(duì)一次雜散電流與排流網(wǎng)效率的影響。

圖1 單邊供電示意圖

研究人員最后在某地鐵進(jìn)行了單列車運(yùn)行的排流裝置投退實(shí)驗(yàn)，對(duì)比排流裝置不投與投入情況下的鋼軌電位分布與排流裝置電流分布情況，分析排流裝置對(duì)雜散電流分布的影響。他們的研究結(jié)果表明，國(guó)內(nèi)軌道交通工程排流網(wǎng)收集雜散電流的效率偏低，排流裝置投入后，一次雜散電流增大為未排流的4.87倍、5.34倍，二次雜散電流增大為未排流時(shí)的5.41倍和4.63倍。

本文編自2022年第18期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》，論文標(biāo)題為“排流裝置對(duì)直流牽引供電系統(tǒng)雜散電流分布的影響”。本課題得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題和四川省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目的支持。