直流牵引系统

αLcoth (αL)一般都大于1，也就是说，如果接触线的电极为正，则U_TE为负。阳极区域和阴极区域之间的边界被命名为边界距离X_gr。在这一点U_TE＝0，则式 (12.30) 可转换为

对于α→0的情况，边界距离x_gr为

但是，在实际应用中，由于有不止一列列车沿着线路移动，牵引系统的总负载包含离散的、移动的多个负载个体。因此，阳极区域和阴极区域的边界会位于x_gr的附近。

12.5.3.2 极性的影响

轨道和接触线的极性将会影响杂散电流腐蚀发生的位置和发生区域面积的大校电流变换器技术的发展和相关变电所开关柜设计的发展使得一些煤矿铁路的接触线和柏林地铁的接触线曾使用负极性电位。通常，地铁和城市电车的接触线都为正极性。

图12.23所示的是，假设线路上有连续的、分散的负载时，钢轨对大地电压U_TE以及地下金属装置与正、负极性接触线的接地之间的电压U_PE。

根据式 (12.30)，地下金属装置的阴极区域在线路的远端，根据式 (12.32)，其长度为0.58l。这种情况被认为是扩散杂散电流腐蚀。如果接触线为正极，则容易发生腐蚀的地方在变电所一端。这种情况被定义为集中杂散电流腐蚀。根据 [12.30]，在正极性接触线的铁路系统附近，如果没有安装防杂散电流腐蚀的保护装置，则地下金属装置的腐蚀程度至少为负极接触线附近发生的腐蚀程度的两倍。因此，在正极性接触线系统中，更应安装有效的防杂散电流腐蚀的保护装置。

图12.23 极性对可能发生腐蚀区域的位置影响SS—变电所

12.5.3.3 防杂散电流腐蚀的保护措施

提供针对杂散电流影响的保护措施，目的是避免铁路公司和第三方的装置有被腐蚀的危险。一方面有必要限制杂散电流，另一方面要及时找到并修复回流回路的故障 [12.13、12.14、12.15、12.16和12.17]，以免缩短系统的使用寿命。

在回流回路中，保持纵向电压降处于低值以及走行轨对地的良好绝缘是限制杂散电流的最重要措施。既然纵向电压降取决于变电所之间的距离和回流回路的电阻，杂散电流保护也会影响变电所的数量，由此而影响项目成本。

采取杂散电流保护措施是必要的，因为要保护铁路的钢筋预应力隧道和高架桥结构、钢筋预应力线路道床或坡段的轨道紧固技术设备，也要保护第三方的设备。

我们还应该区分消极的和积极的保护措施，消极的保护措施包括在相关金属装置上添加绝缘材料或防腐金属。积极的保护措施包括在铁路牵引供电系统中采用的措施，如：

—缩短变电所之间的距离;

—通过将轨道回流系统连接移至离变电所更远的地方，来减少线路回流系统的长度;

—减少走行轨和大地之间的单位长度漏泄电导;

—减少回流系统的单位长度电阻;

—安装平行加强回流线，也就是与轨道并行的导线，并将其在较短距离间隔内与钢轨连接。

积极保护措施还包括阴极保护的广泛应用。阴极保护的原则是防止在被保护金属上产生用极反应，以下章节将会详细讨论。图12.24中所示为几种阴极保护法。以下是[12.13] 对排流器的限制使用方法规定：

图12.24 防杂散电流腐蚀的积极保护措施

a) 使杂散电流直接分流;

b) 将杂散电流导流;

c) 强制性排流

任何结构连接到变电所的负极母线上，甚至连接到极化了的电气排流设备上都会导致杂散电流的整体增加。因此，只有在考虑了可能对其他结构产生整体影响之后，才能将导电结构连接到回流回路上。

相关问题的进一步讨论可参见标准EN 50 162[12.29] 和50 122-2。

100mV标准[12.13] 已被证明为评估杂散电流影响的一个有效方法，它也可用于阴极保护的评估之中，也可用一个简单的方法来检验杂散电流的影响。这个准则说明，在交通的最高峰期，如果每小时的电位变化的平均值不超过+100mV，则对于与大地接触的钢筋预应力混凝土结构或其他金属导体，没有腐蚀的危险。

图12.25所示为隧道里直流系统计算的电路示意图。结构里发生在任何两点之间的最高纵向电压US取决于下列参数，见 [12.13]、[12.14]、[12.15]：

图12.25 钢筋混凝土隧道内直流电气化铁道系统的电气等效电路图

—供电区的长度;

—轨道的电阻;

—隧道结构的电阻;

—回流回路和隧道结构之间的单位长度导电率Y′_TS;

—隧道结构和大地之间的单位长度导电率Y′