摘要：随着社会经济的发展，我国的铁路行业发展迅速，在铁路四电建设中，电气化牵引供电系统是重要的组成部分。在电气化铁路这个大系统中，由于各个部门共存，相互之间必然会产生各种各样的影响。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：电气化牵引供电；铁路信号设备；影响
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。
1高速铁路牵引供电方式
电气化铁路牵引供电系统的供电方式包括直接供电方式、带回流线的直接供电方式、吸流变压器（BT）供电方式、自耦变压器（AT）供电方式以及同轴电缆（CC）供电方式等。目前高速铁路牵引供电系统中普遍采用自耦变压器（AT）供电方式。自耦变压器（AT）供电方式是将自耦变压器并联于牵引网中，目的是减小牵引供电系统中的牵引网阻抗，进而减少牵引网中的电压降落以及电能损耗，我国高速铁路的牵引供电方式普遍采用自耦变压器（AT）供电方式。高速铁路牵引变电所从外部电源引入110kV或220kV电源，经牵引变压器降压后将电压降低为55kV并供电给牵引网，经过变比为2：1的自耦变压器降压后得到27.5kV的电力机车需要的电压。这种供电方式是在复线供电方式的基础上用横联线（CPW）在AT所处将正馈线、接触线以及钢轨进行并联，目的是提高牵引网供电电能质量，同时也能够很好地获取列车在再生制动工况下产生的制动功率。因在每一个AT所都用横联线进行并联，能够起到很好的分流作用，使得线路上的负载分配更加合理，进一步提高了牵引网的带负载能力以及供电的可靠性。
2电气化铁路牵引供电对铁路信号设备的影响
2.1牵引变电相关技术
我国高速铁路大部分采用AT供电方式，少部分采用直接供电方式，与德国、法国、日本、意大利、西班牙等国家基本相同；我国采用25kV、50Hz交流供电制式，除德国采用15kV、162/3Hz交流供电制式外，其他国家与我国相同；法国、西班牙、日本以及我国牵引供电外电源采用220kV电压等级，德国采用110kV电压等级，意大利采用130kV电压等级；我国变压器采用三相Vv接线，德国、法国、意大利、西班牙等欧洲国家采用单相接线，日本采用SCOTT接线，变压器备用方式均为100%固定备用；法国、意大利、日本及我国馈线备用方式均为上下行备用方式。从供电方式、变压器备用方式、馈线备用方式等方面看，我国牵引变外部电源电压等级是基于电网条件满足列车运输组织，可根据铁路供电需求进行相应选取；国内牵引变压器一般采用三相Vv接线，相比单相接线安装容量大，对电网负序影响较小，相比SCOTT接线容量利用率较高。以上各方面均充分体现我国在铁路牵引技术水平方面的后发优势。
2.2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、受扰设备距离会直接影响容性耦合静电场强度。
2.3信号设备感性耦合干扰
受信号干扰的设备与接触网间的耦合电感会在电源通过时产生感应电动势，之后出现感性耦合。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆感性耦合具体与受信号干扰的设和接触网二者之间距离相关。
2.4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。
3电气化铁路牵引供电对铁路信号设备影响的应对策略
3.1检测监测技术
在供电检测监测内容方面我国与世界其他国家基本相同，但在检测监测体系化、分类化、全面化方面相较其他国家超前。德国、日本、法国、意大利等电气化铁路发展较好的国家，牵引供电专业检测监测内容主要包括接触网参数、供电设备状态、受电弓滑板状态等，并形成了状态检测、功能检测、专项检测和全面测试等多层级检测内容，但各国供电检测监测体系建设尚不系统；我国牵引供电专业检测监测的主要内容与德国、日本、法国、意大利等国家基本相同，但我国围绕牵引供电专业检测监测内容已逐步发展形成了以6C系统、SCADA系统、联调联试、供电专业动态检测等为代表的体系化、分类化、全面化的系统检测检验体系，供电检测监测体系建设规范、统一。
3.2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。
3.3计算机连锁，集中调度，列控中心等电子设备所采取的措施
为有效避免铁路体系中电磁辐射、地面电压等对信号设备的干扰，通常采用实施屏蔽来解决这一问题。这种方法能够从根本上杜绝辐射的传播与扩散，保证信号设备能够正常开展工作。屏蔽方式较常应用于铁路系统放置电脑或机械的房间，且均经过电磁兼容实验测试，保证符合使用标准及相关规定。
结语
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。
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论文作者:杨靖
论文发表刊物:《电力设备》2019年第21期
论文发表时间:2020/3/17
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