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雜散電流的“前世今生”

電容耦合雜散電壓

【大城新型保溫材料廠】存在于架空交流電源線和熒光燈管間的電容，由于電容耦合效應(yīng)，可以在燈管未通電的狀態(tài)下通過(guò)使雜散電流在燈管中流動(dòng)的方式而使其發(fā)亮。霓虹燈或交流電導(dǎo)線周圍的金屬部件也會(huì)由于電容耦合現(xiàn)象而表現(xiàn)出可被測(cè)量的電動(dòng)勢(shì)。因此，在對(duì)架空輸電系統(tǒng)或在中高壓輸電線附件進(jìn)行工作時(shí)，施工安全條例要求導(dǎo)體和金屬部件必須與地面間存在有效連接。

感應(yīng)型雜散電壓

電磁感應(yīng)現(xiàn)象指的是當(dāng)閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生電流。當(dāng)站在地面上的人員與閉合回路中的雜散電流接觸時(shí)，雜散電流具有電磁感應(yīng)，此類的雜散電流十分危險(xiǎn)，并可能在高壓傳輸線下建造的金屬鐵絲網(wǎng)上出現(xiàn)。

絕緣劣化

化學(xué)降解或是絕緣損壞也可能是造成附近物體上產(chǎn)生雜散電流的原因。此時(shí)，如果雜散電流通過(guò)電路流入到土壤中就會(huì)引起嚴(yán)重故障的發(fā)生。除此之外，水下或地下電纜的絕緣失效也會(huì)導(dǎo)致此類故障的發(fā)生。絕緣破壞也會(huì)由于周圍環(huán)境中具有油或鹽或由于物理破壞而被引起。架空絕緣體也會(huì)遭受破壞或劣化的影響。

由機(jī)器設(shè)備載荷不平衡而引起的中性返回電流

當(dāng)三相四線制的某一相載荷不平衡時(shí)，相應(yīng)的不平衡電流會(huì)通過(guò)接地的中性線。該不平衡載荷可能是由于電力設(shè)備中的故障連接或繞組缺陷所引起。當(dāng)電源變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)同地面連接時(shí)，不平衡的電流將持續(xù)以雜散電流的形式流過(guò)，這種情況會(huì)在使用三相設(shè)備的不同行業(yè)中發(fā)生。

回路導(dǎo)線

通常來(lái)說(shuō)，電動(dòng)鐵路系統(tǒng)將其中一根鐵軌作為電路中的回路導(dǎo)線。這根回路導(dǎo)線會(huì)在不同區(qū)域與地面保持接觸，所以其中的部分電流必然會(huì)通過(guò)地面。當(dāng)電路系統(tǒng)使用直流電源時(shí)，此類通過(guò)地面的電流會(huì)使埋于地下的金屬管道和其他物體產(chǎn)生雜散電壓并由于和濕土接觸引起的電化學(xué)反應(yīng)以及金屬表面發(fā)生的腐蝕而對(duì)其造成破壞。

如何檢測(cè)雜散電壓？

許多電力經(jīng)銷商和主要電力使用商經(jīng)常對(duì)雜散電壓進(jìn)行檢測(cè)以確保公眾用電安全以及腐蝕防護(hù)。用于檢測(cè)雜散電壓的儀器種類各異，但一般最常見(jiàn)的檢測(cè)設(shè)備包括測(cè)電筆和電場(chǎng)傳感器。確認(rèn)性測(cè)定一般使用低阻抗電壓表來(lái)測(cè)定。測(cè)電筆為手持式設(shè)備，當(dāng)與帶電表面接觸時(shí)會(huì)通過(guò)數(shù)值的形式進(jìn)行直觀顯示。

低阻抗電壓表可用來(lái)確定電壓是否存在。電場(chǎng)探測(cè)器能夠探查人體周圍存在的電場(chǎng)，使用時(shí)可在遠(yuǎn)距離不直接接觸被探測(cè)物體的情況下測(cè)定電場(chǎng)的梯度。

雜散電流無(wú)聲、無(wú)形、無(wú)味，所以要探測(cè)雜散電流是否存在十分不易。盡管對(duì)雜散電流進(jìn)行的日常檢測(cè)、測(cè)試十分有必要，但雜散電流可迅速地、在毫無(wú)征兆的情況下引起嚴(yán)重的故障。

雜散電流腐蝕會(huì)在電流流過(guò)的管道和結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生局部深坑點(diǎn)狀。但在初始階段，肉眼是無(wú)法觀察到雜散電流腐蝕所造成的影響。而具體的檢測(cè)方式是通過(guò)測(cè)量金屬結(jié)構(gòu)與土壤之間的電勢(shì)差而進(jìn)行的。電流映射設(shè)備采用無(wú)線電探測(cè)器。在檢測(cè)直流和交流雜散電流時(shí)會(huì)使用到不同的儀器。

船只受到的雜散電流腐蝕

除了一般的電化學(xué)腐蝕，船只也會(huì)受到雜散電流腐蝕的影響。船舶等金屬構(gòu)筑物置于海中，當(dāng)這些構(gòu)筑物上使用直流用電設(shè)備時(shí)，便會(huì)造成雜散電流干擾。雜散電流腐蝕會(huì)發(fā)生在金屬構(gòu)筑物表面的電流流出部位。

船只電氣布線系統(tǒng)中發(fā)生的短路故障會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部雜散電流。另一種外因就是同岸邊電源有連接。具有內(nèi)部故障的船只可以使另一艘與岸邊輸電線連接的完好船只發(fā)生雜散電流腐蝕。

電路屏蔽變壓器

用屏蔽變壓器將電源與船隔離，雜散電流就無(wú)法在船體電路中流動(dòng)，這樣電路中就不存在雜散電流，能保證電路安全。但這些變壓器的價(jià)格不菲。值得注意的是，其他未安裝隔離變壓器的船只不能與安裝過(guò)此類裝置的船只之間存在連接。

由快速運(yùn)輸系統(tǒng)引起的腐蝕

由于快速運(yùn)輸系統(tǒng)造成的雜散電流腐蝕估計(jì)每年使美國(guó)遭受到將近5億美元的經(jīng)濟(jì)損失,其中包含了雜散電流對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施（如管道，電纜等）所造成的破壞。

永久性接地系統(tǒng)允許雜散電流在電源負(fù)極功率母線和附近的地下金屬結(jié)構(gòu)物間自由流動(dòng)。雜散電流腐蝕會(huì)發(fā)生在交通軌道、隧道、扣件、橋梁以及其他運(yùn)輸結(jié)構(gòu)物中。

不接地的傳輸系統(tǒng)在地面與大功率整流功率母線之間不存在金屬連接。鐵軌的絕緣電阻是通過(guò)對(duì)鋼軌扣件進(jìn)行絕緣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，雜散電流在這種情況下很少出現(xiàn)。但由于有大量并聯(lián)扣件的存在，接地會(huì)引起大量的雜散電流。

二極管接法接地電力系統(tǒng)是未接地和永久性接地系統(tǒng)的折中產(chǎn)物，它能很好地限制永久性接地系統(tǒng)中存在的雜散電流，同時(shí)保持雜散電壓維持在安全范圍內(nèi)。

二極管接法接地電力系統(tǒng)中的大功率整流功率母線與二極管電路中的串聯(lián)接地網(wǎng)連接。當(dāng)超過(guò)最低電壓閾值時(shí)，二極管可以使雜散電流從接地網(wǎng)流入負(fù)極功率母線，最低電壓閾值可根據(jù)變電站的實(shí)際情況來(lái)設(shè)置。

因此，高于閾值的電位會(huì)被耗散而不是在電路中持續(xù)聚積。雜散電流腐蝕仍會(huì)在此類系統(tǒng)中發(fā)生，對(duì)鐵軌和絕緣軌條扣件造成影響。在超過(guò)最低電壓閾值的情況下，回流軌偶爾對(duì)雜散電流也具有導(dǎo)電性。在快速傳輸系統(tǒng)的二極管連接接地中，出于對(duì)雜散電流腐蝕破壞影響的考慮，可能需要對(duì)鐵軌進(jìn)行早期替換。

在電力快速運(yùn)輸系統(tǒng)中，電流通過(guò)行車軌道流回。與鐵軌附近地面相連接的結(jié)構(gòu)在與鐵軌連接的并聯(lián)電路中作為平行導(dǎo)體。任何埋于附近地下的結(jié)構(gòu)會(huì)聚集雜散電流，還有一部分的雜散電流會(huì)通過(guò)低電阻而漏出。