一、轨电位的形成

在城市轨道交通等直流电气化轨道运输系统中以轨道作为回流导体，由于钢轨不可能对地完全绝缘，因而导致一部分负荷电流从轨道流到轨枕和道床及地下钢轨金属设施中去，这部分电流，就是杂散电流。同时，由于运行轨本身存在的泄漏电阻，在列车起动或运行、或发生系统短路故障时，钢轨对地就会产生一定的悬浮电位差，即轨电位。（如图一）

图一 轨电位形成示意图

二、轨电位限制装置的作用

当供电区段有起动或运行的列车、或发生系统短路故障时,因钢轨作为牵引回流的通路以及钢轨与地之间过渡电阻的存在，钢轨对地产生一定的悬浮电位差。为防止钢轨对地电位过高造成人身伤害，每个车站和车场都设有钢轨电位限制装置(ＯＶＰＤ)。当发生超出安全许可的接触电压时，此钢轨电位限制装置就将钢轨与大地快速短接，从而保证人员和设施的安全。

地铁轨道为长轨，是由多节轨道焊接而成，轨道接缝电阻值较大，而使轨道与结构钢之间的电位差增加，如果轨道接缝处开焊，则轨道接缝电阻更大，这使轨道与结构钢之间的电位差更高。在站台上，地铁乘客进出列车时两脚之间就会形成一个危险的跨步电压，严重危及乘客的人身安全。德国标准VDEO115规定：这个电位差不得超过92V。

三、ＯＶＰＤ动作特性及钢轨对地电位升高原因

3.1 ＯＶＰＤ动作特性

ＯＶＰＤ安装在各个车站及停车场内，监测钢轨与地之间的电压。如果该电压超过整定值时，ＯＶＰＤ动作，将钢轨与地短接。同时，监测流过ＯＶＰＤ中(钢轨与地之间)的电流。当该电流低于整定值时，ＯＶＰＤ将自动复位，断开钢轨与地的连接。

3.2 钢轨对地电位升高的主要因素

正常运行状态下，供电区段内列车运行时，钢轨中流过牵引负荷电流，造成钢轨对地电位的升高(正值或负值)。钢轨对地电位的大小，主要与线路上机车的数量、负荷电流、牵引所间距、钢轨 地间的过渡电阻等因素相关。当发生以下故障时，引起钢轨对电位的陡升：

①接触网与钢轨发生短路；

②接触网对架空地线发生短路故障；

③直流设备发生柜架泄漏故障；

④牵引变电所整流变压器二次侧交流系统发生单相接地短路。

直流系统发生故障时，必须在短时间内切除故障或降低钢轨对地电位，以保证人身及设备安全。

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