电气化铁道供电系统对通信电缆线路的影响

eyiqrof

摘 要：近几年我国的电气化铁道供电系统的技术进步迅速，但是其对电气化铁道周边的通信电缆线路的安全问题产生了一定程度的影响，若是不积极对其进行防护，最终就会产生严重的负面影响。在目前的电气化铁道的供电系统中，每个部门彼此之间都是缺少不了沟通和发展的，因此时常会出现很多问题，事实表明电气化铁道供电系统的牵引网对通信电缆线路的危险以及干扰影响是不可忽视的。本文在介对电气化铁道供电系统对通信电缆线路危险影响以及原因进行了深入的分析，并提出了电气化供电系统以及通信电缆线路的保护措施。
关键词：电气化铁道；供电系统；通信电缆
电气化铁铁道供电系统的突出特点是运力强、效率高、成本低廉以及破坏环境程度低等等，另外，电力牵引方式具有显著的经济技术作用，所以，快速提高铁道运能的一种投资低、效率高、工期短的方法就是施行铁道的电气化，这就是是如今我国铁道朝着现代化进步的主流趋势。然而，由于当今不对称的电气化铁道供电回路产生的影响对周边通信电缆线路的作用越来越严重。尤其是最近的哈大线和包兰线电气化铁道对周边埋设的通信电缆产生的电气化干扰，使得局部通信和财产受到损害。
1. 电气化铁道供电系统对通信电缆线路的影响分类
1.1电气化铁道的危险影响
危险影响指的是电气化铁道对通信电缆的感应和入地电流对其产生的作用，所产生的电流以及电压对通信设施的维护以及工作人员的人身安全可以造成严重的危害，另外还会使得线路、设施以及仪器受到损坏，房屋失火，铁路设施信号错乱等。因此为了确保通信系统运行的可靠性以及人员安全得以保障，我国对感应的纵电动势的允许值设定了一些标准和规范。
危险影响大致包括三种：一是磁感应影响。接触网的牵引电流造成了交变电磁场，经由通信电缆线路和接触网中间的互感所产生的影响。二是电感应影响。接触网的牵引电压所产生的电场，经由接触网和通信电缆线路中间，并和通信电缆线路以及大地中间的耦合电容所造成的影响。三是地电流影响。接触网的电流游经钢轨进行回流的过程中，经由钢轨和大地中间的漏导入地，入地点和周围的大地电位得到提高，附近的通信电缆线路或是设施接地的装置的电位也得以提升，进而对通信电缆线路以及装备造成影响。
1.2电气化铁道的干扰影响
干扰影响指的是由于与网通过感性、容性耦合的接触而在通信线路上所造成的影响。在电气化铁道的影响下，通信电缆线路上所造成的电压或是电流可以毁坏通信设施的运转功能，还会使得电话在回路中出现噪音、传输质量受到破坏、电缆线路上传输数据的信号混乱致使信号中断。电力机车的动力来自于直流牵引的电动机，使用的波形为全波整流，因此在交流牵引网中可以产生高频谐波电流，在经由电感与电容藕合，于金属电缆芯线中感应到谐波电流，也就干扰到了音频的传输质量。
2. 电气化铁道供电系统对通信电缆线路影响的原因
电力牵引是一种将电能当做动力的来源的有轨运输的牵引方式，它运行的方式是驱动列车运行，目前的电力牵引系统的组成有牵引供电所、回流线、轨道回路、接触网和回馈电线，牵引电流通过的回路的依次顺序为牵引变电所、馈电线，接触网、机车、钢轨、回流线以及变电所。工频单相交流制的牵引网的供电方式具有不对称性，架空的接触线作为送电导线，则大地和钢轨负责了回流导线的任务，其中，电力机车牵引电流的部分电流通过轨道进入大地，而其余的电流则经由轨道流回到牵引变电所，从轨道流回的电流也就依次进入大地，然后再从大地返回轨道，运转的电力机车和牵引变电所的中段中的轨道电流剩下的只有感应电流，大部分的电流还是地中电流。因此钢轨和大地和接触网之间的距离不小，所以其附近的线路产生的交变电磁场还存有尚未被平衡的磁场。
3. 电气化铁道供电系统的保护措施
3.1采用DN供电方式
DN供电方式也就是回流线供电方式，其与直接供电方式比较来讲，改善了对钢轨电位以及通信电缆线路的干扰影响，降低了钢轨电位以及牵引网的阻抗，加长了供电长度，减弱了对弱电系统的电磁干扰的影响。将一条并联于钢轨的架空回流线的牵引供电网络挂在接触网的支柱上，这种做法可以给通信电缆的线路产生0.6到0.75的屏蔽作用，当通信电缆线路的危险效果的超出规范在小于或等于30%的情形下，这种保护措施的效果最好。
3.2采用BT供电方式
将一条回流线设置在接触网的支柱上，使变比为1的吸流变压器初级和次级根据固定的距离与接触网以及回流线中间以此串联的牵引供电网络，这种供电方式在接触网和回流线中将吸流变压器进行串接，使得牵引电流经由电力机车，然后由回流线流回到牵引变电所，其中的回流线电流可以对由于接触网电流的原因，而造成很多电磁感应进行抵销，大幅度地减轻了牵引网对通信线路的负面作用。这种办法可以给通信电缆线路造成了0.1到0.3的屏蔽作用，但是目前来看，这种方式在电气化铁道适应的次数并不多。
3.3采用AT供电方式
将一条正馈线设置在接触网的支柱上，可以产生由接触网钢轨与正馈线共同组成的一种供电网络，每相隔一定的间距时，在网络中配置1台自耦变压器，然后将它的端子和接触网以及正馈线以此接连，它的牵引供电网络的中心点是和钢轨相连的，但是当前的电气化铁道并不采用这种保护方式。
4. 通信电缆线路的保护措施
4.1配置绝缘电压器
由于电气化的铁道区段在短路的情形下所产生的的感应纵电动势相当高，很容易就会对人员的生命安全与设施进行损害，因此把金属回线连入到通信站或是车站的过程中需要配置绝缘变压器对其进行防护，这样就能够把外侧感应电动势和设施进行分离，使得外线侧感应电动势无法与通信设备直接相互作用，既可以隔离室内和室外的线路，还使得室内设备匹配于线路阻抗。
4.2安装通信感应纵电动势抑制设备
主要的工作原理是将电缆芯线中信号领示线上的交流感应纵电动势拿出来，再用放大器对其放大和反相后，利用变压器将其连到电缆芯线中，进而消除了感应纵电动势以及所产生的噪音。此外，该设备还可以使得电气化铁道对通信电缆线路危险影响降低到80%上下，然而其设备的价钱是相当高的。
4.3装设绝缘节
由于电缆、光的金属护套的原因，感应电压经常会出现在电气化铁道区段，所以在将其连入到通信站或是车站室内时，需要注意应该将绝缘节装设在光、电缆上，使得金属护套的内、外彼此绝缘，此外，将强芯加入到光、电缆金属护套以及光缆金属中，为了减短强电作用的持续影响，在其接头处不需要将电气进行连接，这样可以减弱感应的纵电动势。
4.4为电缆线路配置防护地线
金属护的屏蔽作用随着套接地的电阻越小而效果越好，因此，光、电缆需要在相隔固定距离的地方安设防护地线，其间隙的距离应满足电气化区段的规范。工频的电流时常会流经屏蔽地线，其电流对对人员安全和设施的安全造成损害。因此应分开设置屏蔽地线，严禁其和联合地线以及保护地线共用。对光、电缆金属护套在室外接地的部分就要配置专门的接地设施了，而在室内的部分则可以直接与通信设施的联合地线进行连接，防止彼此之间产生不必要的影响。
5. 结语
当前，我国电气化铁道的大趋势就是朝着现代化飞速发展，所以需要将大量的科研、施工、设计、维修等专业工作人员组织起来，对电气化铁道供电系统对通信电缆线路的各种影响进行深入分析，研究科学、合理的保护措施和规范，以期电气化铁道供电系统对通信电缆线路的影响降到最低，防止通信电缆线路受到损坏，确保工作人员的人身安全，使我国的电气化铁路系统可以健康地发展。■
参考文献
[1]铁道部电气化工程局.电气化铁道通信防护工程设计手册.北京：中国铁道出版社，1992.
[2]缪耀珊，曹东白，铁道设计手册.牵引供电系统，北京：中国铁道出版社，1988.
[3]铁道部通信信号总公司研究设计院.铁路工程设计技术手册.通信（下册）.北京：中国铁道出版社，1992.