文档介绍：电气化铁道区段信号设备电磁兼容性分析-电气论文
电气化铁道区段信号设备电磁兼容性分析
罗明玉
(武汉铁路职业技术学院,湖北武汉430205)
摘要:本文通过对电气化铁道区段信号设备所受电磁干扰的原因进行分析,提出相应抑制措施,讨论相关电磁兼容性问题。
关键词 :电气化;牵引电流;电磁兼容;电磁干扰
中图分类号: 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)08-0243-02
随着铁路运输的快速发展,我国铁路正向着高速铁路、重载运输的方向发展,铁道信号开始大量应用微电子、现代通信、自动控制和计算机等技术,系统主要由信息和通信设备构成,趋向小型化、数字化和低功耗化。主要表现在:一方面,电子设备组成更加复杂,微电子器件工作频率、通信速率越来越高,而功耗、工作电压和电流逐渐降低,即信号更加敏感;另一方面,列车高速度、高密度和重载的发展又会带来牵引功率和电流的增加,可能导致电磁环境更加恶劣。电力牵引是一种有轨运输牵引动力形式,利用电能作为牵引动力,驱动铁路列车、电动车组和城市电动车辆等有轨运输工具的运行。按牵引网供电制式不同,分为工频单相交流制、低频单相交流制(欧洲:162/3Hz)和直流制。我国铁路采用工频单相交流制(50Hz/ 25kV)电力牵引,直流制电力牵引仅用于地下铁道、城市交通轻轨运输系统和工矿运输系统。牵引供电回路是由牵引变电所—馈电线—接触网—电力机车—钢轨—回流联接—(牵引变电所)接地网组成的闭合回路。
一、电磁干扰的机理及分析
。电力牵引区段的两条钢轨,既作为轨道电路的通道传输信息,也作为牵引电流的回流通道。这两种不同性质的电流在同一钢轨线路中传输,牵引电流对干扰轨道电路的正常工作带来很大影响。
不平衡电流:在同一时刻,两条钢轨中牵引电流的差值。
ΔI= I1-I2
不平衡系数:钢轨不平衡电流与总电流的比值(%)。
K=蓘ΔI/ 蓸I1+I2 蔀蓡×100%对于同一区段,不平衡系数k并不是一个恒定的常数,而是牵引电流、大地电导、钢轨阻抗以及牵引网类型等的函数。对有绝缘轨道电路和无绝缘轨道电路均产生干扰。
以有绝缘轨道电路的电磁干扰为例:当从BE的钢轨连接端流入的牵引电流不相等时,耦合到扼流变压器次级的磁通不能完全抵消,则形成干扰。
扼流变压器BE匝数比为1∶3,假定BE为理想变压器,且工作于磁化曲线线性区,当不平衡电流20A时,半线圈50Hz阻抗取1Ω,则在半个线圈上产生的干扰电压为20V,在二次线圈即信号侧对应的干扰电压将达120V。按照轨面信号电压1V考虑,干扰电压远大于信号电压。不平衡电流形成干扰机理:钢轨(及扼流变压器等)是牵引电流和轨道电路信号电流的共同通道,具有共阻抗耦合的特点。按照通信传输线的方式来类比,信号电流是差模电流,而牵引电流则是共模电流。在一定条件下,共模电流将转化为差模干扰,形成传导性干扰即钢轨中不平衡牵引电流,影响设备工作。造成不平衡的原因为纵向和横向不平衡,纵向不平衡是指沿着钢轨方向的不对称因素,如:由于长度差异或因接触电阻等引起接续线阻抗不同侧钢轨断裂等带来的钢轨阻抗不同、扼流变压器一次线圈或空心电感(SVA)不对称、与钢轨连接线长度不相等;横向不平衡是指两侧钢轨对地不平衡,如两侧对地漏泄电