杂散电流在电气系统中的影响及其控制策略

杂散电流在电气系统中的影响及其控制策略

孙健东，郑万富

青岛地铁运营有限公司 山东青岛 266000

摘要：电气系统中的杂散电流是一种常见但潜在危险的现象，可能对设备、安全和性能产生严重影响。本文从杂散电流的定义、来源与成因入手，详细阐述了其对电气设备、电气系统的安全以及系统性能的影响。接着，我们探讨了在设计与安装阶段以及运行与维护阶段可采用的控制策略，以及杂散电流的检测与监测方法。最后，我们强调了杂散电流控制策略在工业、家庭和特定场合的应用，并强调了其对电气系统的重要性和推广的必要性。

关键字： 电气系统、杂散电流、设备寿命

1.引言

杂散电流是电气系统中的一种非预期电流，其产生通常不在正常电路设计中考虑。这些电流可能具有微小的高频涟漪电流特性，也可能是较大的电流波动，均不符合所需的电气信号或电源电流特点。杂散电流对电气系统的可靠性和性能具有潜在的负面影响，因此需要进行控制和管理。其产生源自多种复杂因素，包括电磁感应、接地问题、电磁兼容性问题、电缆布线问题、设备开关和控制操作以及非线性负载等。深入了解杂散电流的来源与成因对于制定有效的控制策略至关重要，因为不同成因可能需要不同的措施来减轻其潜在影响[1]。

2.杂散电流在电气系统中的影响

2.1 对电气设备的影响

杂散电流对电气设备产生广泛的负面影响。首先，它会降低设备的寿命。不受控制的杂散电流可以引起设备内部的磨损和电气元件的损坏，导致设备提前失效。其次，杂散电流可能导致设备过热。电流的非正常流动会引起电阻发热，这可能使设备温度升高，损害其性能并增加火灾风险。此外，杂散电流还可能导致设备的性能下降，例如，干扰灵敏传感器的正常操作，影响仪表的准确性，或导致控制系统的不稳定[2]。

2.2 对电气系统的安全影响

杂散电流对电气系统的安全性造成潜在威胁。首先，它增加了电气火灾的风险。过高的电流密度和设备过热可能引发火灾，对人员和财产安全构成严重威胁。其次，杂散电流增加了电击的风险。人体接触带有杂散电流的部分可能导致电击伤害，特别是在潮湿条件下，电击风险更为严重。因此，控制杂散电流对维护电气系统的安全至关重要[3]。

2.3 对系统性能的影响

杂散电流还会对电气系统的性能产生负面影响。首先，它导致电能质量下降。杂散电流中的谐波和噪声会污染电力网络，降低电压和电流的波形质量，可能导致其他设备的故障或工作不稳定。其次，杂散电流可能干扰其他电气设备或系统的正常运行。这可能导致通信中断、数据损坏、生产中断以及其他不良后果，对整个电气系统的可靠性和稳定性构成威胁。因此，有效控制杂散电流对维护电气系统的性能至关重要[4-5]。

3.杂散电流控制策略

3.1 设计与安装阶段的控制策略

在电气系统的设计与安装阶段，有一些关键的控制策略可以采用来降低杂散电流的影响。首先，选择合适的材料与设备是关键。使用具有良好电磁兼容性的电缆和设备，以减少杂散电流的产生。其次，采用合理的接地方式是至关重要的。确保系统的接地系统符合规范，有效地将杂散电流引入地下，防止它们在设备和电路中滞留。

3.2 运行与维护阶段的控制策略

在电气系统的运行与维护阶段，仍然可以采取控制策略来管理杂散电流。首先，定期的系统检测与维护是关键。检查接地系统的完整性，确保设备的正常运行，以及检测任何杂散电流的异常情况。其次，使用滤波器与抑制器可以帮助减少杂散电流的传播。这些装置可以降低电磁噪声和谐波，提高电能质量。

3.3 杂散电流的检测与监测

为了更有效地控制杂散电流，必须进行定期的杂散电流检测与监测。首先，使用专业的杂散电流检测工具，如电流探头和示波器，来定期测量和分析系统中的杂散电流。这可以帮助识别问题并采取及时的措施。其次，定期进行杂散电流监测，以跟踪系统性能的变化。监测可以帮助预测潜在问题，防止设备故障或安全风险的发生，并确保电气系统的可靠性和稳定性。

4.杂散电流控制策略的应用实例

4.1 工业电气系统中的应用

在工业电气系统中，控制杂散电流至关重要。工业系统通常包含大量的电气设备和机器，其中一些可能是高功率或非线性负载，容易产生大量杂散电流。管理杂散电流可确保设备的可靠性和持久性，从而减少生产停机时间。此外，工业环境中电气设备的故障或火灾风险较高，有效的杂散电流控制可以降低这些风险，确保工作场所的安全。

4.2 家用电气系统中的应用

在家庭电气系统中，杂散电流也可能造成问题。例如，在家庭电气线路中，不适当的接地或使用不合格的电缆可能导致电路中的杂散电流。这可能会引发电器设备的故障或损坏，甚至增加电击的风险，对家庭安全构成威胁。通过正确的电路设计和定期检查，可以有效地管理家庭电气系统中的杂散电流，提高电器设备的寿命和家庭安全性。

4.3 特定场合或设备中的应用

除了工业和家庭电气系统，杂散电流控制策略还适用于特定场合和设备。例如，在医疗设备中，如核磁共振机或X射线设备，对电气噪声和杂散电流的控制至关重要，以确保准确的诊断和治疗。在电信系统中，杂散电流的存在可能干扰通信信号，因此需要有效的控制措施。此外，对于某些高精度的科学仪器和实验室设备，杂散电流的干扰可能会对实验结果产生不利影响，因此需要精确的电磁兼容性管理。

5.讨论

5.1 杂散电流对电气系统的重要性

杂散电流对电气系统的重要性不可低估。首先，它直接影响电气设备的可靠性和寿命。未受控制的杂散电流可能导致设备过热、损坏或提前失效，从而引发生产中断和维修成本的增加。其次，杂散电流对电气系统的安全性造成潜在威胁。电气火灾和电击风险的增加可能对人员和财产构成严重危险。此外，杂散电流还会导致电能质量下降，影响其他电气设备的正常运行，从而降低系统的稳定性和性能。

5.2 推广杂散电流控制策略的必要性

推广杂散电流控制策略是至关重要的。首先，它有助于提高电气系统的可靠性。通过减少杂散电流的影响，可以减少设备故障和维修次数，降低生产停机时间，从而提高系统的可用性。其次，杂散电流控制是确保电气系统安全的关键步骤。减少火灾风险和电击风险可以保护人员和财产的安全。最后，杂散电流控制策略有助于提高电气系统的性能和效率。减少电能质量问题和设备干扰可以提高系统的稳定性，减少能源浪费，降低运营成本。

6.结束语

杂散电流是电气系统中一个常被忽视但却潜在危险的问题。它对设备寿命、电气系统的安全性以及性能都产生深远的影响。本文详细阐述了杂散电流的来源和成因，以及其对电气设备、安全和性能的影响。在设计、安装、运行和维护阶段，采用适当的控制策略和监测手段，有助于减轻杂散电流的不利影响，提高电气系统的可用性和稳定性。最终，我们强调了在各个领域推广杂散电流控制策略的重要性，以确保电气系统的安全、可靠和高效运行，为可持续发展做出贡献。

参考文献

[1]李旻.变配电室双电源接地系统和杂散电流分析[J].安装,2022(08):79-81.

[2]董亮,陈金泽,姚知林等.地铁运行状态变化下杂散电流对埋地管道干扰数值模拟[J].装备环境工程,2021,18(04):33-42.

[3]赵书华,李晓,王树立等.埋地管道直流杂散电流腐蚀及防护的研究进展[J].材料保护,2020,53(05):123-128.DOI:10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2020.05.023.

[4]. [J]. Journal of Transportation,2019.

[5]杨晓峰,薛皓,郑琼林.基于双向可变电阻模块的杂散电流与轨道电位动态模拟系统[J].电工技术学报,2019,34(13):2793-2805.DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.l80532.