交流电气化铁道通信电磁防护的研究

余飞

摘要：本文分电影响、磁影响、地电流影响三点论述了交流电气化铁道通信的电磁影响机理，并从电缆防护、光缆防护两个方面来就交流电气化铁道的通信电磁防护措施进行分析，意在为交流电气化铁道通信的实际电磁防护提供借鉴与支持。

关键词：电气化铁道通信电磁防护影响机理措施

中图分类号：U285 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（c）-0133-01

1交流电气化铁道通信的电磁影响机理

电气化铁路产生的电磁干扰主要可分为三大类：脉冲干扰、交流声干扰及电磁辐射方式干扰。

1.1 电影响

在电气化铁路同通信线路相接近时，铁道与通信线路的接触网间、通信线路同大地间便会有一定电容的存在。而这两个电容便会同接触网中的高电压构成一个回路，电流进而产生。此时，通信导线上便会有对地电压的出现，也就是电影响。通常来讲，电因素同以下因素相关：对地电压及耦合电容的大小、接触网与线路的平行长度、接触网工作电压等。一般情况下，此类影响并不会对地下埋设的线缆构成影响，只会对未配备金属防护套的架空明线和架空电缆构成影响。

1.2 磁影响

对电场、磁场屏蔽的物理含义，是为电子装置配备合适的屏蔽体（外壳、罩子等）。当干扰信号到达屏蔽体的外界时，通过屏蔽体的吸收、反射或多次反射，产生能量损耗，屏蔽体内界面上干扰信号显著减弱。因受交流电气化铁道的牵引作用，而使电流通过接触网导线时，便会在导线周围有交变磁场的产生，也就是磁影响。当通信线路位于该磁场范围内时，通信导线受电磁作用，便会有感应电动势的产生，并沿导线轴进行分布。因交流电气化铁道的牵引网为不对称的单相供电系统，故无论运行正常或接地故障，在通信导体中的接触网电流磁场必将有很大电流和感应电压的产生，进而严重影响通信线路。

1.3 地电流影响

大地是作为交流电气化铁道的第二根导线而存在的，在地中电流的作用下，会有地电位的产生，从而严重影响通信线路，也就是地电流影响，也可称为阻性耦合影响。认为通信电缆芯线为零电位，通信电缆芯线同机架、地下通信电缆金属保护层间便会有电位差的产生，当存在很大电位差时，便会对人员、通信线路、通信设备造成严重影响。

2交流电气化铁道的通信电磁防护措施分析

2.1 交流电气化铁道的通信电缆防护措施

采用配有金属护套的电（光）缆线路，是电影响防护的一个有效措施，从金属护套的接地电阻着手，接地电阻越小越好，如每公里的平均电阻低于一欧姆，则其屏蔽系数就越接近理想值。因此，可通过降低金属护套接地电阻的方式，来促进其屏蔽性能的提高；在金属回线引入车站或通信站时，通过绝缘变压器的加设，便可隔开设备于外线侧导线感应纵电势，从而使通信设备不会受到感应电势的直接作用；在电气化铁道区段，感应电压经常存在于线缆金属护套上，故在引入车站室或通信机械室时，应在线缆上进行气闭绝缘套管的装设，来防止室内感应电流的引入，保障人员和设备的安全；因金属护套的接地电阻越小越好，故线缆每隔一段距离便可进行一处防护地线的设置，且密度应同电气化铁路区段通信设计要求相符。同时，因工频电流经常通过屏蔽地线，其电流随着牵引电流的变化而发生变化，从而威胁到人员和设备安全。因此，應单独设置屏蔽地线，不能同保护地线、联合地线进行合用；通信站受强电干扰，而造成低电位升高时，可在相对较远处进行辅助接地体的敷设，并将其同通信站地网相连，来实现通信站内对地电位的强制性降低。

2.2 交流电气化铁道的通信光缆防护措施

对光缆金属构件作绝缘连接处理，来使得电气影响积累长度减少，进而促进感应纵电动势的降低；在交流电气化铁道接近处检修线缆时，应通过临时的金属构件接地，来为人身安全提供保障；在牵引变电站的接地网附近，不能进行光缆金属构件的直接接地，从而避免光缆内的高电位引入；对于铜线光缆应进行放电管的安装，并将防护滤波器接入到铜线远供回路中，来实现对远供组成的调整，进而促进强电影响积累长度的缩短；通信系统中，SPD的采用十分普遍，其作用在对雷电浪涌冲击的防护。将SPD接入到光缆铜线远供系统中即可防雷，也可抑制强电系统引起的电位瞬间升高；对于改建或新建的通信系统，尽量采用无金属光缆，如ADSS（全介质自承式光缆），特别应避免对铜线光缆的使用。

2.3 改善电磁兼容性能的措施

在干扰源上，也可以在传播途径上或受扰体上予以考虑。对于电力电子装置和牵引系统来说，电磁兼容措施可以分为电路技术方面的措施、防护措施和计算方面的措施。通过应用信号处理方法来编制软件即是计算方面的措施之一。

防护措施的考虑则有所不同，因为它常常与电子装置在一个系统中或在一个一定的电磁环境中应用的条件有关，所以，对于一个确定的电子装置来说，其防护措施只有在系统开发时才进行规划。防护措施大体上分为两类：一类是起限制作用的，如采用充气避雷器、火花间隙、压敏元件或半导体器件（齐纳二极管）来限制某些干扰量的大小；另一类是起抑制作用的，如用屏蔽、接地、滤波、隔离等措施来削弱各种耦合通道的耦合度。

2.4 减少干扰源

从干扰源方面来说，通过由更多的沿铁路线分布的小的牵引变电所向接触网供电，并尽量缩短开断时间（<0.5s）来限制接触网中短路电流的大小及其持续时间；另外，在接触网供电方面，双侧供电是有好处的。在正常运行时，基波电流感应的电压按照机车所处位置的不同可以部分补偿，特别是在供电区段的分界区中，更是这样。

从受扰体方面来说，必须采取措施防止长时性干扰；对短时性干扰，通常并不要求特殊的措施。

对于通信设备，为了改善其抵抗干扰的能力，在受接触网及有关设备影响的区域中，应当采用电缆通信线路，而且不允许产生过高的感应电压。从原理上说这将能够可靠地避免与运行电流无关的电容性干扰。

3结语

交流电气化铁道的通信安全同行车安全密切相关。借鉴上述内容，结合交流电气化铁道新建或改建的实际情况，针对性地采取电磁防护措施，从而有效规避电磁干扰，为铁路的安全行车提供有力保障。

参考文献

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