探討電氣化牽引回流對信號設(shè)備的干擾分析及防護措施

依巴代提·卡地爾

【摘要】目前我國電氣氣化鐵路主要包含直接供電、吸流變壓器供電、自耦變壓器供電三種牽引供電方式，本文通過分析電氣化牽引回流對信號設(shè)備造成的干擾問題，通過個別故障案例進行分析，并針對問題提出了應對措施。

【關(guān)鍵詞】電氣化鐵路 ；供電方式 ； 牽引回流 ；防干擾；措施

在電氣化鐵路中，接觸網(wǎng)所通過的高壓、在鋼軌中傳輸?shù)臓恳娏骱蛢蓷l鋼軌間的不平衡電流，這些均對電務作業(yè)人員和電務設(shè)備穩(wěn)定造成巨大影響。

1 、 電氣化鐵路干擾源的產(chǎn)生

1.1 電力牽引的供電方式

隨著我國鐵路的快速發(fā)展，電氣化鐵路的供電方式也發(fā)生了巨大變化，目前所采用的直接供電方式是 27.5 k V 的交流電，針對吸流變壓器供電采用回流線供電方式，而自耦變壓器供電主要采用55 k V 供電方式。

1.2 不同供電方式下牽引回流分布模型

當前在我國三種種主要牽引供電方式下，均是以地面鋼軌—大地作為牽引回流的導通徑路。

1）直接供電方式

直接供電方式電流由接觸網(wǎng)到達機車車輛受電弓，通過車輛運行傳輸?shù)戒撥?，最終通過大地回流到牽引變電所，鋼軌中的牽引電流的回流分布如圖1 所示。

2）吸流變壓器供電方式

吸流變壓器供電方式的等效示意如圖 2 所示。

3）自耦變壓器供電方式的等效電路如圖 3

2、牽引電氣化回流對軌道電路的干擾

牽引電氣化回流對信號設(shè)備最直接的影響主要反映在鋼軌上，既要傳輸軌道電路工作的信號電流，又要傳輸牽引供電回流，也就是說在鋼軌中有多種頻率不同、電壓不同的電流在同時傳輸，這樣就造成了相互間的干擾，特別是牽引回流對信號電流的影響更加突出。

2.1 牽引電流影響造成紅光帶

1）故障現(xiàn)象

某站 3DG 軌道區(qū)段閃紅光帶，故障發(fā)生后自動消失。經(jīng)檢查、測試，該軌道電路所有數(shù)據(jù)均正常； 對該區(qū)段及相鄰區(qū)段的絕緣、跳線及引接線進行檢查測試，也未發(fā)現(xiàn)有異常情況。后經(jīng)測試發(fā)現(xiàn) 108 號網(wǎng)桿地線阻值為 0 Ω，可以確定是 108 號網(wǎng)桿處地線連接鋼軌，且不經(jīng)火花間隙直接入地，牽引電流經(jīng)此地線直接入地，造成軌道電路電壓波動，于是發(fā)生了軌道電路閃紅光帶的故障。

2）原因分析

一是供電專業(yè)盲目設(shè)置地線，將鋼軌直接接入地線； 二是在現(xiàn)有的供電系統(tǒng)中，通常利用鋼軌作為接觸網(wǎng)自然接地體，當接地裝置的火花間隙失效，或有些桿塔不經(jīng)過火花間隙直接連接鋼軌，在同一軌道電路區(qū)段內(nèi)的 2 個及以上接觸網(wǎng)桿塔地線分別接在 2 根鋼軌上，或者不同軌道電路區(qū)段內(nèi)桿塔地線經(jīng)貫通的架空地線短路了鋼軌絕緣接頭，都會造成軌道電路紅光帶。

3）應對措施

對牽引供電設(shè)備中的火花間隙和地線進行全面的檢查、測試，堅決杜絕鋼軌直接連接地線的現(xiàn)象。同時對軌道電路位置的火花間隙進行周期性的測試，發(fā)現(xiàn)火花間隙不良的及時聯(lián)系供電部門進行更換，以避免此類軌道電路故障的發(fā)生，保證軌道電路穩(wěn)定工作。

2.2供電吸上線設(shè)置位置不合理

1）故障現(xiàn)象

某站 9DG 區(qū)段為一送一受區(qū)段，在該區(qū)段的送、受端扼流變壓器中心連接板上都設(shè)置了吸上線，造成該區(qū)段發(fā)生斷軌故障時，不能顯示紅光帶，無法實現(xiàn)軌道電路斷軌檢查的功能。

2）原因分析

97 型軌道電路利用兩根鋼軌構(gòu)成常閉回路，一旦該回路出現(xiàn)斷點（ 即鋼軌折斷） ，直接反應就是軌道繼電器落下，控制臺出現(xiàn)紅光帶。

3）應對措施

杜絕在同一軌道區(qū)段兩端同時設(shè)置回流線，以確保實現(xiàn)斷軌檢查的功能。

3、產(chǎn)生不平衡電流的原因

扼流變壓器線圈間阻抗并不完全一致，再加上鋼軌引接線阻抗不平衡，使得回流電流傳輸通道上的阻抗并不一致。鐵道鋪設(shè)過程中多有彎道，由于彎道影響致使兩條鋼軌的長度并不完全相等，導致兩條鋼軌間的阻抗也不相等。

3.1 軌道電路對鋼軌不平衡電流的防護

究其干擾產(chǎn)生的原因，主要是由于電流在兩條阻抗不平衡的鋼軌傳輸產(chǎn)生了干擾電壓。因此有效防范牽引電流對電務信號設(shè)備的干擾最有效途徑就是減少在牽引回流徑路中的干擾能量，同時提高電務信號設(shè)備的抗干擾能力。

3.2 減小干擾信號的防護措施

1）減小不平衡電流的功率對于軌道電路來說，由于不平衡電流產(chǎn)生的機理，整個不平衡牽引電流干擾源可被認為是理想電流源，因此可以采用串聯(lián)諧振電路和干擾源并聯(lián)的方式來實現(xiàn)抗干擾的作用。

2）加大扼流變壓器的飽和電流為有效防止變壓器飽和，可采取在扼流變壓器鐵芯中留出一定空隙的措施。

4、結(jié)語

電務信號設(shè)備抗干擾能力還缺乏理論支持和有說服力的檢測手段，大量工作僅僅局限在現(xiàn)場試驗中解決，不穩(wěn)定性和局限性較大，還不能有針對性的預防抗干擾，今后還應加強信號設(shè)備防干擾的基礎(chǔ)性研究工作。

【參考文獻】

[1]馬智芳.電氣化牽引電流對信號軌道電路的干擾及防護措施[J].鐵路通信信號工程技術(shù)，2004，（03）.