电气化铁路牵引供电对铁路信号设备的影响分析
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作者:杨松
【摘要】 对于铁路信号系统来说都是采用强电系统，并且具有电磁环境复杂、高电压大电流特点，电力机车作为非线性负载形式，在实际运行中会产生大量谐波和电磁辐射。电气化铁路牵引供电回路主要是由接触网、钢轨作为非对称供电电路，但钢轨与大地接触，二者都具备导电性，部分通过大地流通电流可能对铁路信号设备造成影响，这就需要采取针对性措施解决此类问题。
【关键词】 电气化铁路 牵引供电 铁路信号设备 影响 对策
引言：随着我国社会不断发展，当今我国铁路事业已经逐渐朝向电气化模式发展，推动了重载运输、高速运输的发展进程，铁路实现朝向电气化发展已经成为了必然趋势。但电气化铁路牵引供电系统在实际应用中也存在一些问题，运行所产生的谐波、电磁干扰会通过大地传输给信号设备，从而造成严重的负面影响。当今诸多铁路干线上，都引入了新的信号设备，电气化铁路牵引供电对铁路信号设备的影响更加明显。这就需要针对此类问题展开进一步研究。
一、电气化铁路牵引供电对铁路信号设备的影响
1、牵引传导性影响。牵引传导性影响作为电器回路干扰形式，究其根本是因为牵引电流不平衡造成的结果。在信号系统中列车占用情况主要是采用轨道电路检测。所以，列车牵引回流、轨道电路共用一个载体。信号设备通常是通过扼流变压器传输到铁轨上。在正常情况下，两个铁轨要与扼流变压器两个线圈连接，因此铁轨上产生的电磁方向相反、大小相同，总体磁通量为0，此时牵引电流不会干扰信号设备。但钢轨阻抗性、对地泄漏与扼流变压器线圈对称度问题，导致钢轨两侧的电力不相等，导致电压失衡，从而出现设备损坏或信息失真等问题。实际上无法真正的实现两侧电流绝对平衡，行业标准电流失衡率在±5%以内即为合格。
2、容性耦合干扰。通常接触网电压为25kV，如强电线上存在对地电压，此时通信线等受扰设备和大地之间产生电压差，此时通信线和强电线之间产生电容耦合，这就导致强电线路电流进入到弱点信号电路中，产生静电感应电动势。其中，电流大小、受扰設备距离会直接影响容性耦合静电场强度。
3、感性耦合干扰。牵引电流非常大，如果强电线中流通电流时，会因为强电导线与受扰设备间产生耦合电感，此时受扰设备内部会生成电动势，产生感性耦合电。接触网电流大小、间距、长度会直接影响感性耦合干扰性能。
4、接地电位上升影响。地线和大地之间都会设置漏电导体，如果地线产生泄漏问题，导致部分电能流向大地，此时会提升大地电位，所对应的电缆接地电位也会随之升高。在此情况下，很容易出现短路问题，导致信号设备输出混乱或直接烧毁，严重影响信号设备正常运行。
二、电气化铁路牵引供电对铁路信号设备影响的应对策略
1、区分牵引电流。电气化区段的钢轨作为牵引回流通道，同时信号设备也是以钢轨作为信号传输通道，因此形成了完整的轨道电路设备连锁。这就要求轨道电路系统具备更强的电磁兼容性。为了将牵引电流独立开来，所以要将扼流变压器设置在钢轨绝缘位置。
2、降低钢轨电力不平衡度。1）对钢轨接续线运行状态进行完善，尽可能保障两侧钢轨阻抗相同，还需要针对扼流变压器连接长度不同造成阻值不同的情况，可以在阻值较低的线路上增设阻线，这样即可提高轨道两侧纵向的平衡性。2）接触网塔杆接地线不能直接和一侧钢轨连接，可以采用火花间隙器间接的和钢轨连接。根据相关规则，接触网塔杆接地线要连接在扼流变压器的一侧线圈中，也可以在塔杆周围建设一条专门的接触线，并与扼流变压器线圈中心点连接，这样即可有效解决轨道电路不平衡等问题。3）保证牵引变电所地线的可靠性，这样可以有效控制变电所附近钢轨返还牵引电流，减少对钢轨电压造成负面影响。4）加装抗干扰适配器，设置在接收端、输入端，针对不同信号设备制式采取相应的适配器，这样可以有效缓解冲击电流，降低不平衡电流的负面影响。5）交流牵引电流工频为50Hz，为了减少牵引电流、谐波等负面影响，轨道电路可以采用低于或高于50Hz电源。由于增加信号电流频率，则会增加损耗量，缩短轨道电路长度。相反，会延长轨道电路长度，这也是25Hz轨道电路应用愈加广泛的原因。25Hz轨道电路再牵引电流作用下，依然可以提升信号设备的抗干扰性能。
3、增设滤波器。为了避免交流牵引电流谐波造成信号设备干扰问题，可以在电路电力接收端轨道继电线圈并接一个滤波器，这样可以将部分不平衡电流50Hz谐波、基波划分，同时也不会对电流强度造成过大的影响。此外，还可以在电路当中加装轨道复示继电器，这样可以降低瞬间电流增大造成的干扰问题，以免因为瞬时电流造成继电器误动。
结束语：综上所述，确保铁路信号设备正常运行是提升铁路运行安全的基础。电气化牵引供电系统中可能会出现高强度脉冲或干扰信号。这就需要根据电气化铁路牵引供电对铁路信号设备影响的机理，采取有效的防护对策，提升铁路信号设备运行的可靠性。
参 考 文 献
[1]翟延涛. 浅议电气化铁路牵引供电对铁路信号设备的影响[J]. 科技风， 2017：248-250.
[2]李华松. 浅议电气化铁路牵引供电对铁路信号设备的影响[J]. 建筑工程技术与设计， 2016（32）：966-968.
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