探討電氣化牽引回流對(duì)信號(hào)設(shè)備的干擾分析及防護(hù)措施

依巴代提·卡地爾

【摘要】目前我國(guó)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(guò)分析電氣化牽引回流對(duì)信號(hào)設(shè)備造成的干擾問(wèn)題，通過(guò)個(gè)別故障案例進(jìn)行分析，并針對(duì)問(wèn)題提出了應(yīng)對(duì)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(guò)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(duì)電務(wù)作業(yè)人員和電務(wù)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(guó)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(duì)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?tīng)恳亓鞣植寄Ｐ?/p>

當(dāng)前在我國(guó)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(dǎo)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(dá)機(jī)車車輛受電弓，通過(guò)車輛運(yùn)行傳輸?shù)戒撥墸罱K通過(guò)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(duì)軌道電路的干擾

牽引電氣化回流對(duì)信號(hào)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(hào)電流，又要傳輸牽引供電回流，也就是說(shuō)在鋼軌中有多種頻率不同、電壓不同的電流在同時(shí)傳輸，這樣就造成了相互間的干擾，特別是牽引回流對(duì)信號(hào)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(dòng)消失。經(jīng)檢查、測(cè)試，該軌道電路所有數(shù)據(jù)均正常； 對(duì)該區(qū)段及相鄰區(qū)段的絕緣、跳線及引接線進(jìn)行檢查測(cè)試，也未發(fā)現(xiàn)有異常情況。后經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn) 108 號(hào)網(wǎng)桿地線阻值為 0 Ω，可以確定是 108 號(hào)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(dòng)，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(dāng)接地裝置的火花間隙失效，或有些桿塔不經(jīng)過(guò)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(gè)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(huì)造成軌道電路紅光帶。

3）應(yīng)對(duì)措施

對(duì)牽引供電設(shè)備中的火花間隙和地線進(jìn)行全面的檢查、測(cè)試，堅(jiān)決杜絕鋼軌直接連接地線的現(xiàn)象。同時(shí)對(duì)軌道電路位置的火花間隙進(jìn)行周期性的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)火花間隙不良的及時(shí)聯(lián)系供電部門進(jìn)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(shí)，不能顯示紅光帶，無(wú)法實(shí)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(diǎn)（ 即鋼軌折斷） ，直接反應(yīng)就是軌道繼電器落下，控制臺(tái)出現(xiàn)紅光帶。

3）應(yīng)對(duì)措施

杜絕在同一軌道區(qū)段兩端同時(shí)設(shè)置回流線，以確保實(shí)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(guò)程中多有彎道，由于彎道影響致使兩條鋼軌的長(zhǎng)度并不完全相等，導(dǎo)致兩條鋼軌間的阻抗也不相等。

3.1 軌道電路對(duì)鋼軌不平衡電流的防護(hù)

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(duì)電務(wù)信號(hào)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(shí)提高電務(wù)信號(hào)設(shè)備的抗干擾能力。

3.2 減小干擾信號(hào)的防護(hù)措施

1）減小不平衡電流的功率對(duì)于軌道電路來(lái)說(shuō)，由于不平衡電流產(chǎn)生的機(jī)理，整個(gè)不平衡牽引電流干擾源可被認(rèn)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(lái)實(shí)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(yǔ)

電務(wù)信號(hào)設(shè)備抗干擾能力還缺乏理論支持和有說(shuō)服力的檢測(cè)手段，大量工作僅僅局限在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中解決，不穩(wěn)定性和局限性較大，還不能有針對(duì)性的預(yù)防抗干擾，今后還應(yīng)加強(qiáng)信號(hào)設(shè)備防干擾的基礎(chǔ)性研究工作。

【參考文獻(xiàn)】

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