Page 95 - 捷運工程叢書 精進版 － 9 捷運軌道工程實務

第二章 規劃設計

直流電化牽引系統雜散電流的起因，可藉圖 2-8-1 予以說明。除極少數早期興建的地鐵

路線（例如英國倫敦地鐵之 Harrow 至 Amersham 線）採用負電軌額外鋪設的第四軌供電系
統之外，為節省設備投資費用，大多數的直流電化牽引系統（例如捷運、輕軌或有軌電車）

皆以車行鋼軌為列車牽引電流之負回流路徑。當列車牽引電流之負回流經車行鋼軌流回牽引
動力變電站負極端時，鋼軌將因自身的電阻流通電流而於其上產生壓降，此壓降使鋼軌對地
存在電位差，稱之鋼軌電位（昇）。由於鋼軌與大地間不可能完全絕緣，故將因鋼軌電位之

存在而有部分負回流從路線各處的鋼軌洩漏至大地，並進入軌道附近電阻較低的傳導路徑
（例如軌床下的結構鋼筋或軌道鄰近的金屬結構物），
最後直接或再經大地回流至變電站。上述電流不沿原設計路線（即車行鋼軌）流通而

由其他路徑流通，因此稱之雜散電流。由於列車之牽引電流與負回流皆隨列車之運行狀態
而改變，因此，因電阻傳導作用而自鋼軌洩漏至大地的雜散電流亦具有時變的特性。根據
EN50122-2 的分類，電化鐵路系統所產生之雜散電流的主要影響包括：

一、當雜散電流自金屬結構物流出時，將導致金屬結構物腐蝕與後續的損害；
二、可能導致過熱、發弧及火災，進而造成非歸屬鐵路責任區內之設備與人員的危險；

三、對不相關的陰極保護裝置造成不良的影響；
四、對不相關的交流與直流供電系統造成不良的影響。
當雜散電流直接或經電解質流入地下金屬結構物（包括鋼筋、油管、氣管、水管、電信

管路等），並於結構物之某處直接或透過電解質再流回原路線時，將於地下結構物電流流出
之處產生電化學腐蝕（Electrochemical Corrosion）（簡稱電腐蝕或電蝕），導致結構鋼筋之

損耗，影響結構物之安全，並造成地下管線之穿孔洩漏，污染環境甚或引發火災、爆炸。因
此，引發或加速地下結構物的電腐蝕，乃雜散電流對周遭環境可能造成的最大問題。
依雜散電流與陰極防蝕相關國際標準【BSI, 1991】【CENELEC, 1993】【CENELEC,

1998】【NACE, 2002（a）】的定義，所謂腐蝕係指物質（通常為金屬）因與其所處環境（包
括大氣、地下或液體形態）發生化學或電化學反應，而造成其性質或功能劣化或損害的現
象。就地下的環境而言，土壤中的腐蝕可大致區分為自然腐蝕與電腐蝕兩大類【電機學會，

1977】。自然腐蝕係金屬表面全面性發生的化學腐蝕，其腐蝕速率較為緩慢；電腐蝕之特徵
則是金屬局部的電化學腐蝕，例如孔蝕（Pitting Corrosion），其腐蝕速率較為劇烈。
捷運牽引電力系統，包括交流電配電網路與直流牽引饋電網路兩部分，此二者以牽引整

流器組為其分野界面。由於鋼軌電位昇與雜散電流為直流系統之現象，與交流網路無直接關
係，因此底下僅針對牽引電力系統之直流部分簡述其架構與組成。

圖 2-8-2 所示為臺北捷運系統高運量路線之直流牽引電力系統示意圖。為方便說明，該
圖僅顯示單一個牽引動力變電站（Traction Substation, TSS）單邊供應單一列車的情況。

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