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).