标题：城市轨道交通四轨供电方式的探讨 紫竹[ 转载 ]
发布时间：2010-9-20 14:06:47
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城市轨道交通四轨供电方式的探讨
摘 要：分析了目前地铁中采用走行轨作为回流网的供电方式，重点提出了目前杂散电流防护普遍存在的问题，提出采用四轨供电方式是根本解决杂散电流防护存在问题的手段，并能在现有技术条件下予以实现。
关键词：地铁；四轨供电；杂散电流防护
引言
目前国内各城市轨道交通供电系统的牵引网采用的是以接触网为正极、钢轨为负极的供电模式，其中接触轨为第三轨供电方式。
在以走行轨为回流网的供电方式下，牵引回流将通过钢轨进入道床形成杂散电流。杂散电流对钢轨、整体道床结构钢筋、隧道结构钢筋、桥梁钢筋以及地铁沿线的金属设备都将产生腐蚀，进而影响地铁各建筑结构和金属设备的使用寿命。
为抑制杂散电流腐蚀的影响，传统的处理方法通常采用堵、排、测3种主要手段。其中“堵”是要增加钢轨对地绝缘，使钢轨回流系统形成悬浮系统。“排”是通过设置杂散电流收集网来减少杂散电流对金属结构的腐蚀，但不能从根本上解决杂散电流的腐蚀影响，随着运营年代的增加，杂散电流将越来越大。“测”则是通过对收集网电流的测量来决定排流柜的投入。
1、传统杂散电流防护存在的缺陷
由于传统的直流供电模式决定了杂散电流产生的必然性，虽然采取了各种措施，但随着运行年代的增加，各种绝缘材料的绝缘性能逐渐下降，钢轨泄漏电阻越来越小，杂散电流会越来越大。通过对各城市地铁运营的调查发现，目前普遍存在以下几方面问题：
（1）钢轨电位高。目前国内已经运行的地铁均发现钢轨的实际电位比设计值高很多，导致钢轨电位限制装置频繁动作。理论和实际相差较大，至今找不到原因。
（2）排流柜增加了杂散电流总量。当采用排流法时钢轨系统称之为接地系统，在有电流从钢筋沿排流电缆（经二极管）流至负母排时，原来负母排的负电位变为接近零电位，从而因钢轨纵向电压的钳制作用使得2座牵引所间钢轨的最高对地电位增加了一倍，2座牵引所间几乎全部成为阳极区，杂散电流总量增加了近4倍，造成除牵引所附近钢筋腐蚀减少外，区间钢筋的腐蚀量上升。
（3）综合管线绝缘安装的工程难度。为避免杂散电流腐蚀，地铁沿线各种类型的综合管线宜尽量采用绝缘安装，但绝缘安装不但增加了工程投资，而且如电缆支架的接地扁钢全线贯通，因功能上的需求，很难做到全部绝缘安装，特别是这几年地铁工程的建设与城市建设的结合越来越紧密，有些车站的建筑需进行综合商业开发，建筑体量很大，其中钢筋密布，难以做到车站结构钢筋与其他结构钢筋绝缘，因此如今大型地铁车站其结构的杂散电流防护措施成为目前难以解决的问题。
2、四轨系统的特点
典型四轨系统是在三轨系统的基础上发展起来的，主要由牵引轨、回流轨、支持装置、防护罩、膨胀接头、端部弯头、中心锚结和普通接头等组成。牵引轨和回流轨采用相同类型的钢铝复合轨，牵引轨负责向机车不间断地提供电能，回流轨与变电所负极柜相连，形成一个完整的向机车供电的回路。
地铁直流牵引四轨供电系统由于回流轨彻底与道床等其他设施绝缘，不存在杂散电流，也就不必考虑防杂散电流的措施和设施。
与传统直流供电模式相比，四轨供电方式具有以下几方面的优点：
（1）对轨道的纵向电阻、接头焊接、钢轨安装不再有要求。
（2）对道床结构、隧道结构以及高架结构不再有杂散电流防护要求，结构施工变得更加容易。
（3）取消了车站钢轨电位限制装置，杂散电流监测系统，盾构区间连接电缆，屏蔽门绝缘带。
（4）取消了排流柜，同时也减少了连接电缆和设备用房，取消了钢轨绝缘结，消除了机车过绝缘结产生火花现象。
（5）金属结构不会被腐蚀，避免了对走行钢轨的焊接损伤。
3、采用四轨供电技术需考虑的问题
(责任编辑：南京美力凯机电科技有限公司)
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