电气化铁路牵引供电对铁路信号设备的影响分析

电气化铁路牵引供电对铁路信号设备的影响分析

相敬文

中国铁路济南局集团有限公司青岛电务段 山东省淄博市 255400

摘要：近年来，社会进步迅速，我国的铁路工程建设的发展也有了进步。电气化铁路的牵引供电体系、贯通地线、弓网电弧均可能引发铁路通信干扰问题，这往往会导致继电设备干扰、信号电缆绝缘皮击穿、电源脉冲受到干扰等问题出现。为尽可能排除铁路通信受到的电气化铁路干扰，正是本文围绕该课题开展具体研究的原因所在。

关键词：电气化铁路牵引供电；铁路信号设备；影响分析

引言

随着物联网及5G通信技术的快速发展，两者结合应用于高速铁路，加快推进了中国高铁向智能化方向发展的速度。牵引供电系统是高速铁路实现智能化运行的重要组成部分之一，而智能化牵引变电所又是牵引供电系统实现智能化运行的核心。我国目前智能化牵引变电所的应用仍处于起步阶段，当前运行的电气化铁路绝大部分以普通型的牵引变电所为主，设备不够智能，运行状态以人工判断检修为主，整个供电系统故障判断及故障后恢复仍然以人工为主。随着中国电气化铁路的快速发展，人工成本逐年增加，智能化铁路是铁路发展的必然趋势，要实现铁路智能化运行，智能化牵引变电所的应用是必不可少的环节。

1智能牵引变电所的主要技术特点

（1）将信息技术、传感器技术、自动控制技术与牵引供电基础设施有机融合，实时获取牵引供电系统监测、监控和运行信息，实现牵引供电系统的信息化，具有全息感知能力。（2）实现了所内及所间设备的通信和信息交互，通过广域测控保护系统实现了层次化保护，使牵引供电系统继电保护具有全速动、全冗余和选择性的特点。（3）构建了网络保护，综合分析牵引变电所与分区所、AT所信息，精确判断故障位置，快速定位切除故障区段；同时实现故障时的重构自愈功能，快速恢复供电。（4）建立一体化监控平台，融合全所数据信息，实现全部信息以IEC61850协议标准接入、标准传输，除正常监视运行状态外，实现智能告警、数据综合分析、视频联动等功能。（5）实现对综合动力环境监控、安全监控、设备在线监测等各系统和信息进行多平台信息融合，实现平台间信息告警、智能联动等功能。（6）智能化牵引变电所基于模型化、标准化等理念，实现铁路供电调度源端维护，并通过供电设备监控与供电调度运行管理系统的协调，实现运行信息智能统计、作业计划智能审核流转、应急处置智能决策等功能，提升了供电调度自动化程度和作业效率。

2电气化铁路对铁路通信干扰的防护措施

2.1基本防护措施

为有效防护电气化铁路对铁路通信干扰，可从三方面防护措施入手：第一，贯通地线干扰防护措施。为应对上文提及的贯通地线干扰，可优选新型材料，贯通地线的电阻可通过能够减小感应电动势的地线外套材质有效降低，泄漏能力可有效提升。施工铺设贯通地线时，应选用绝缘的电缆槽，将电缆与地线分开，二者的距离需要在1m以上，并使用填砂防护模式进行填充。室内监控体系的完善也需要得到重视，以此强化电缆质量检测，基于防护需要控制防护设备质量，并保证存在足够小的贯穿地线电阻，其接地的安全可靠也需要得到重视。铁路周围的土壤的填充压实同样属于铁路周围地线布设的关键点，土壤的泄流能力需得到保障，并规避地线与信号电缆混淆问题，因此需远离信号电缆进行地线布设；第二，牵引供电体系干扰防护措施，对于处于25Hz的轨道电路系统，应设法增加饱和电流强度，具体可采用扼流变压器，具体需要增加其气隙并设置更多的抗干扰线圈，适配器的合理添加也极为关键，同时信号的抗干扰能力的增强还可以使用并联谐振。在平衡电流环节，对牵引电流阻抗较小的ZPW-2000轨道电路线圈应得到重视，基于其特点即可实现电流平衡。考虑到现阶段存在较大的牵引电流波类，如偶次谐波、奇次谐波、50Hz基波，选取载频时为设法规避牵引电流干扰应选用高频偶次谐波，并保证牵引电网中地接触线与正馈线位置对称，以此更好应对干扰影响；第三，合理选用信号电缆。为降低外界磁场对信号电缆的干扰，应优选采用绝缘材料抗击穿能力较强绝缘材料的信号电缆，并采用单端接地方式进行信号电缆屏蔽层的接地，电缆线感应电动势带来的影响可有效应对，如需要采用双端接地，电缆屏蔽层的保护必须得到重视。

2.2接地防护措施

电气化铁路对铁路通信干扰的防护需得到接地防护措施的重视，通过连接接地装置和设备，即可提供较为有效的防护，结合电气化铁路通信设备及通信电缆的特殊环境，本文建议采用五种接地防护措施：第一，屏蔽地线保护措施。屏蔽地线保护措施可用于干线电缆区间，具体可每隔4km在干线电缆线路上设置地线，一般应选择电缆接头位置，以此通过接地装置将电缆的铠装钢带和金属护套与大地进行电气连接，通过迅速将铠装钢带和金属护套上积聚的感应电荷流入大地，即可保证其拥有接近大地电位的电位，零电位干线电缆可顺利获得。一般需保证存在4Ω以下的屏蔽地线接地电阻，特殊情况下也需要控制在10Ω内；第二，电缆电气隔离。为避免遭受强电袭击的干线电缆引发设备伤害问题，引入室内干线电缆的绝缘气闭必须得到重视，保证内外分离在绝缘气闭接头处实现，将地线与屏蔽地线连接引出。如存在超过2km的电气化铁路与地区电缆线路平行接近长度，电缆屏蔽接地应设置在主干电缆两端，引入通信机械室的地区电缆需做好闭气换接全塑电缆处理，同时并联地区电缆金属护套，接至屏蔽地线；第三，光缆防护措施。对于引入机械室的光缆，必须在光缆进入ODF架前做绝缘节，保证结缘节套管内ODF架内外光缆的皱纹钢带铠装、铝铂护层、加强芯断开且相互绝缘，以此得到金属部分电气分离的光缆，机械室引入强电流的问题将有效规避；第四，机械架保护装置设置。为避免接触网干扰导致干线线路的通信设备损伤，进入通信设备前的干线电缆线路必须经过电化引入架的保安管及隔离变压器，并保证电缆芯线经保安管接保护地，由此强电袭击时的电缆线路能够保证芯线上积聚的电荷流入大地，保安管、保护地线能够有效保护通信设备。为防止强电引入设备，接入各种地区电缆时需先进入保安器柜或总配线架，为发挥防强电作用，需保证芯线经保安器接保护地。对于直接连接机壳或机架的长途电缆芯线，应对地绝缘；第五，通信设备地线保护。中间站的通信设备较为集中，应设置屏蔽地线、保护地线、工作地线，中心通信站需采用同等设置。通信设备的设备机体、直流电源正极接工作地线，需保证存在1Ω内的工作地线接地电阻。总配线架保安器、电化引入架保安器、设备外壳等接保护地线，需保证存在10Ω内的保护地线接地电阻。地区电缆、干线电缆等金属护套、铠装钢带接屏蔽地线，需保证存在4Ω内的接地电阻。不得设置与其他地线合用的电气化区段电缆屏蔽地线，必须做到分别设置，并保证存在20m左右的埋设距离。为更好应对电气化铁路对铁路通信干扰，接地地线需遵循一定安装标准，保证电气化铁路通信机房内分别安装屏蔽地线、保护地线、工作地线三种地线，选用带绝缘子的地线接线排，一般在静电地板下设置地线排，在距静电地板、距地面分别为0.2m、0.4m处安装。

结语

在大数据分析中，采用微粒群算法对牵引变电站和变电站位置进行优化。合理地确定牵引供电臂的长度，可使牵引网的功率损失最小。适用于牵引变压器接线方式及安装容量。实验证明，该法收敛性好，能有效降低牵引网的损耗，达到节能减排、减少投资、提高公用接入点电能质量的目的，可供牵引供电系统设计时参考。

参考文献

[1]王鹤鸣,郑良广,杨玉钊.基于大数据平台的能耗分析与管理系统[J].机车电传动,2019,5(4):107-111.

[2]陈启迪,张丽艳,朱毅,等.电气化铁路负序预测评估方法[J].电力系统及其自动化学报,2018,30(11):1-7.