電氣化鐵路牽引供電對鐵路信號設(shè)備的影響分析

楊松

【摘要】? ? 對于鐵路信號系統(tǒng)來說都是采用強(qiáng)電系統(tǒng)，并且具有電磁環(huán)境復(fù)雜、高電壓大電流特點(diǎn)，電力機(jī)車作為非線性負(fù)載形式，在實(shí)際運(yùn)行中會產(chǎn)生大量諧波和電磁輻射。電氣化鐵路牽引供電回路主要是由接觸網(wǎng)、鋼軌作為非對稱供電電路，但鋼軌與大地接觸，二者都具備導(dǎo)電性，部分通過大地流通電流可能對鐵路信號設(shè)備造成影響，這就需要采取針對性措施解決此類問題。

【關(guān)鍵詞】? ? 電氣化鐵路? ? 牽引供電? ? 鐵路信號設(shè)備? ? 影響? ? 對策

引言：隨著我國社會不斷發(fā)展，當(dāng)今我國鐵路事業(yè)已經(jīng)逐漸朝向電氣化模式發(fā)展，推動了重載運(yùn)輸、高速運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展進(jìn)程，鐵路實(shí)現(xiàn)朝向電氣化發(fā)展已經(jīng)成為了必然趨勢。但電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中也存在一些問題，運(yùn)行所產(chǎn)生的諧波、電磁干擾會通過大地傳輸給信號設(shè)備，從而造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。當(dāng)今諸多鐵路干線上，都引入了新的信號設(shè)備，電氣化鐵路牽引供電對鐵路信號設(shè)備的影響更加明顯。這就需要針對此類問題展開進(jìn)一步研究。

一、電氣化鐵路牽引供電對鐵路信號設(shè)備的影響

1、牽引傳導(dǎo)性影響。牽引傳導(dǎo)性影響作為電器回路干擾形式，究其根本是因?yàn)闋恳娏鞑黄胶庠斐傻慕Y(jié)果。在信號系統(tǒng)中列車占用情況主要是采用軌道電路檢測。所以，列車牽引回流、軌道電路共用一個載體。信號設(shè)備通常是通過扼流變壓器傳輸?shù)借F軌上。在正常情況下，兩個鐵軌要與扼流變壓器兩個線圈連接，因此鐵軌上產(chǎn)生的電磁方向相反、大小相同，總體磁通量為0，此時牽引電流不會干擾信號設(shè)備。但鋼軌阻抗性、對地泄漏與扼流變壓器線圈對稱度問題，導(dǎo)致鋼軌兩側(cè)的電力不相等，導(dǎo)致電壓失衡，從而出現(xiàn)設(shè)備損壞或信息失真等問題。實(shí)際上無法真正的實(shí)現(xiàn)兩側(cè)電流絕對平衡，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電流失衡率在±5%以內(nèi)即為合格。

2、容性耦合干擾。通常接觸網(wǎng)電壓為25kV，如強(qiáng)電線上存在對地電壓，此時通信線等受擾設(shè)備和大地之間產(chǎn)生電壓差，此時通信線和強(qiáng)電線之間產(chǎn)生電容耦合，這就導(dǎo)致強(qiáng)電線路電流進(jìn)入到弱點(diǎn)信號電路中，產(chǎn)生靜電感應(yīng)電動勢。其中，電流大小、受擾設(shè)備距離會直接影響容性耦合靜電場強(qiáng)度。

3、感性耦合干擾。牽引電流非常大，如果強(qiáng)電線中流通電流時，會因?yàn)閺?qiáng)電導(dǎo)線與受擾設(shè)備間產(chǎn)生耦合電感，此時受擾設(shè)備內(nèi)部會生成電動勢，產(chǎn)生感性耦合電。接觸網(wǎng)電流大小、間距、長度會直接影響感性耦合干擾性能。

4、接地電位上升影響。地線和大地之間都會設(shè)置漏電導(dǎo)體，如果地線產(chǎn)生泄漏問題，導(dǎo)致部分電能流向大地，此時會提升大地電位，所對應(yīng)的電纜接地電位也會隨之升高。在此情況下，很容易出現(xiàn)短路問題，導(dǎo)致信號設(shè)備輸出混亂或直接燒毀，嚴(yán)重影響信號設(shè)備正常運(yùn)行。

二、電氣化鐵路牽引供電對鐵路信號設(shè)備影響的應(yīng)對策略

1、區(qū)分牽引電流。電氣化區(qū)段的鋼軌作為牽引回流通道，同時信號設(shè)備也是以鋼軌作為信號傳輸通道，因此形成了完整的軌道電路設(shè)備連鎖。這就要求軌道電路系統(tǒng)具備更強(qiáng)的電磁兼容性。為了將牽引電流獨(dú)立開來，所以要將扼流變壓器設(shè)置在鋼軌絕緣位置。

2、降低鋼軌電力不平衡度。1）對鋼軌接續(xù)線運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行完善，盡可能保障兩側(cè)鋼軌阻抗相同，還需要針對扼流變壓器連接長度不同造成阻值不同的情況，可以在阻值較低的線路上增設(shè)阻線，這樣即可提高軌道兩側(cè)縱向的平衡性。2）接觸網(wǎng)塔桿接地線不能直接和一側(cè)鋼軌連接，可以采用火花間隙器間接的和鋼軌連接。根據(jù)相關(guān)規(guī)則，接觸網(wǎng)塔桿接地線要連接在扼流變壓器的一側(cè)線圈中，也可以在塔桿周圍建設(shè)一條專門的接觸線，并與扼流變壓器線圈中心點(diǎn)連接，這樣即可有效解決軌道電路不平衡等問題。3）保證牽引變電所地線的可靠性，這樣可以有效控制變電所附近鋼軌返還牽引電流，減少對鋼軌電壓造成負(fù)面影響。4）加裝抗干擾適配器，設(shè)置在接收端、輸入端，針對不同信號設(shè)備制式采取相應(yīng)的適配器，這樣可以有效緩解沖擊電流，降低不平衡電流的負(fù)面影響。5）交流牽引電流工頻為50Hz，為了減少牽引電流、諧波等負(fù)面影響，軌道電路可以采用低于或高于50Hz電源。由于增加信號電流頻率，則會增加損耗量，縮短軌道電路長度。相反，會延長軌道電路長度，這也是25Hz軌道電路應(yīng)用愈加廣泛的原因。25Hz軌道電路再牽引電流作用下，依然可以提升信號設(shè)備的抗干擾性能。

3、增設(shè)濾波器。為了避免交流牽引電流諧波造成信號設(shè)備干擾問題，可以在電路電力接收端軌道繼電線圈并接一個濾波器，這樣可以將部分不平衡電流50Hz諧波、基波劃分，同時也不會對電流強(qiáng)度造成過大的影響。此外，還可以在電路當(dāng)中加裝軌道復(fù)示繼電器，這樣可以降低瞬間電流增大造成的干擾問題，以免因?yàn)樗矔r電流造成繼電器誤動。

結(jié)束語：綜上所述，確保鐵路信號設(shè)備正常運(yùn)行是提升鐵路運(yùn)行安全的基礎(chǔ)。電氣化牽引供電系統(tǒng)中可能會出現(xiàn)高強(qiáng)度脈沖或干擾信號。這就需要根據(jù)電氣化鐵路牽引供電對鐵路信號設(shè)備影響的機(jī)理，采取有效的防護(hù)對策，提升鐵路信號設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]翟延濤. 淺議電氣化鐵路牽引供電對鐵路信號設(shè)備的影響[J]. 科技風(fēng)， 2017：248-250.

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