摘要：本文從電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的電磁干擾類型入手，對造成電磁干擾的主要原因進行了分析，并結(jié)合施工實際，提出了防止或降低干擾所應采取的施工措施。

關(guān)鍵詞：牽引供電系統(tǒng)；電磁干擾；施工工藝

1 引言

高速電氣化鐵路系統(tǒng)龐大，各種裝置設(shè)備、精密儀器共存，互相之間有著各種各樣的牽連和影響。作為弱電系統(tǒng)的信號系統(tǒng)，在電氣化鐵路系統(tǒng)中處于從屬地位，更易受到外來的干擾。除了自然界的雷電等自然侵擾外，更多的干擾來自電氣化鐵路的牽引供電系統(tǒng)的電磁干擾。鐵路信號設(shè)備事關(guān)鐵路運輸安全、事關(guān)人民群眾的人身財產(chǎn)的安全，那么，研究牽引供電系統(tǒng)對鐵路信號系統(tǒng)的干擾則具有深刻的現(xiàn)實意義。

2 高速電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的電磁干擾及其影響

2.1 鐵路信號電磁干擾

我國高速電氣化鐵路額的牽引供電系統(tǒng)中存在各種供電方式（AT自耦變壓器、BT吸流變壓器、直供和同軸電力電纜等），這也決定了其產(chǎn)生有各種干擾信號，主要有傳導性干擾、靜電感應干擾及電磁干擾等。相對來說，靜電感應的強度和影響微不足道。而電磁干擾則會造成大的破壞。電磁干擾是是能夠使設(shè)備或系統(tǒng)性能降級的電磁現(xiàn)象，主要分為傳導性干擾和輻射干擾，這兩種干擾的區(qū)別在于干擾的耦合方式。電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾，主要也是通過傳導和輻射兩種方式侵入到鐵路的信號設(shè)備中，從而造成干擾，進而造成經(jīng)濟損失甚或人身安全問題。

2.2 牽引回流對信號設(shè)備的影響

在信號系統(tǒng)中，信號設(shè)備通過扼流變壓器接到鋼軌上。理想狀況時，兩鋼軌牽引電流經(jīng)扼流變壓器上下部線圈→變壓器中心抽頭→第二個扼流變壓器上下部線圈→流回鋼軌。扼流變壓器上下部線圈匝數(shù)相等，其產(chǎn)生等量大小的相反的磁通量，因此總磁通量為零，產(chǎn)生的感應電動勢也為零，這時牽引電流對鐵路信號系統(tǒng)設(shè)備和裝置并不會產(chǎn)生影響。但在實際中并不存在理想的情況，兩個線圈產(chǎn)生的磁通量無法抵消，由此產(chǎn)生由牽引不平衡電流所引起的干擾電壓。據(jù)統(tǒng)計，牽引電流不平衡是軌道電路元器件燒損和故障的主要原因。

直供方式與AT供電方式是我國主要采用的帶回流線的供電方式。AT牽引網(wǎng)中存在三條基本的回路：接觸網(wǎng)——大地回路、正饋線——大地回路、鋼軌——大地回路，鋼軌電流應該限制在兩個AT變壓器之間，以利于降低軌電位，達到保護的目的；帶回流線的直供方式包括兩個基本電流回路：接觸網(wǎng)——大地回路和軌道——回流線回路，在靠近牽引供電所和列車兩側(cè)，牽引回流較大，越遠離則牽引回流越小。無論哪種供電方式，地面鋼軌——大地都是牽引回流的必經(jīng)之路，這對于防御干擾有重要的指導意義。

2.3 牽引電磁干擾的影響

因牽引供電系統(tǒng)的影響，鐵路信號電纜芯線會產(chǎn)生感應電動勢，導致信號質(zhì)量下降，甚至嚴重的電磁影響會造成信號電纜絕緣層被擊穿，威脅鐵路運輸?shù)陌踩?。而屏蔽則是電磁兼容控制的主要手段。要想發(fā)揮作用，屏蔽電纜的屏蔽層必須接地，其接地方式主要為單端接地和雙端接地。

采用單端接地時，過電壓波沿線芯流動時，電纜鋁外套或金屬屏蔽層不接地端會出現(xiàn)較高沖擊電壓。系統(tǒng)短路時，電纜鋁外套或金屬屏蔽層不接地端也會產(chǎn)生較高的工頻感應電壓，，可能會導致多點接地而形成環(huán)流；采用雙端接地時的問題主要有兩個：導致較大地電位差，破壞信號傳輸，燒損屏蔽層；屏蔽層流過電流時產(chǎn)生干擾信號，造成傳輸誤差。

總得來說，作為傳輸模擬信號回路的控制電纜和屏蔽層作為信號返回回路的同軸電纜，其屏蔽層宜采用集中一點接地方式，不得兩點接地；控制電纜屏蔽層除特殊情況需要一點接地外，其余宜采用兩點接地。選兩點接地時，應考慮在暫態(tài)電流作用下電纜屏蔽層不致被燒熔；當電纜屏蔽層采用一點接地時，其接地點應根據(jù)信號源和接收端是否接地來確定；另外，35kV及以下電壓等級的電纜都采用兩端接地方式，這是因為這些電纜大多數(shù)是三芯電纜，在正常運行中，流過三個線芯的電流總和為零，在鋁包或金屬屏蔽層外基本上沒有磁鏈，這樣，在鋁外套或金屬屏蔽層兩端就基本上沒有感應電壓，所以兩端接地后不會有感應電流流過鋁外套或金屬屏蔽層。

3 抑制干擾信號的施工工藝

3.1 設(shè)備選擇原則

首先在供電方式上盡量選擇BT/AT/同軸電力電纜方式，以有效降低接觸網(wǎng)感應電流的影響；其次在牽引變電所中可安裝并聯(lián)電容補償裝置，以降低諧波干擾，改善功率因數(shù)；第三，在機車上安裝并聯(lián)補償電容和濾波裝置。

在設(shè)計階段，盡量選擇抗干擾性好的設(shè)備型號。例如對于扼流變壓器的選型，采用新型的BES型扼流適配變壓器，其能貴50Hz干擾呈現(xiàn)串聯(lián)諧振，使絕大部分干擾消耗在抗干擾線圈，而且對25Hz信號產(chǎn)生并聯(lián)諧振，通過調(diào)整與軌道電路阻抗匹配，使25Hz相敏的相位差達到90°，大大提高信號干擾比，實現(xiàn)信號的最佳傳輸。

3.2 施工措施

在現(xiàn)場施工和維護中，要想有效的減少干擾的影響，宜采用如下措施：

（1）線纜屏蔽網(wǎng)宜采用懸浮方案；（2）加強鋼軌連接線及箱合引接線和各種類型電纜施工工藝，以減輕干擾；（3）確保牽引電流縱向不平衡系統(tǒng)不大于5%，通過交流牽引電流的鋼軌端接續(xù)線宜采用焊接式多股銅線（截面不小于50mmsup2;）；（4）計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)各終端之間通過光纜連接，以提高系統(tǒng)抗干擾性，保證穩(wěn)定高效運行；（5）維修中必須保證鋼軌接續(xù)線完好，緊固扼流箱中點連接線及其連接端子，使其接觸良好；（6）地線不能直接與鋼軌相連，以盡量減少軌道電路的橫向不平衡，降低對軌道電路的干擾；（7）相敏軌道電路接收端串聯(lián)電阻，確保一送多受區(qū)段電壓平衡，保證室內(nèi)軌道繼電器端電壓不超標，防止干擾破壞；（8）貫通地線不能以電纜連接替代，否則可對電纜造成損壞、腐蝕或燒毀；（9）交流電氣化鐵路區(qū)段的信號設(shè)備外緣距接觸網(wǎng)帶電部分距離小于5米時要接地；（10）先對接觸網(wǎng)正常狀態(tài)下和短路狀態(tài)下的危險影響進行計算，對超標的信號電纜采用鋁護套電纜或其他防護措施；信號干線電纜的金屬護套兩端應接地，多根電纜時，其護套間進行屏蔽連接；電氣化牽引區(qū)段信號干線電纜應采用鐵路數(shù)字鋁護套信號電纜；（11）室內(nèi)布線線槽內(nèi)低壓供電線路與信號傳輸線路應分開布置，不能混合。室內(nèi)低壓動力供電纜線禁止與信號纜線同線槽或走線架敷設(shè)；（12）從電力變壓器至信號樓的電源引入線應采用電纜，電纜埋地長度不應少于15m，并在室外與室內(nèi)的交接界面/引入口處做等電位連接；（13）在微機室進行綜合地網(wǎng)施工時，要嚴格按銅排地間隔規(guī)定施工，各銅排構(gòu)成的方格交叉點處用螺絲緊固聯(lián)接，同時點焊錫進行焊接，并與防靜電地板的金屬支撐及析梁應相連接；（14）信號樓計算機機房、微機室應按屏蔽間設(shè)計和裝修；（15）充分利用信號微機監(jiān)測系統(tǒng)的功能，在微機監(jiān)測系統(tǒng)中增加干擾信號指標測試。

參考文獻

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