探讨电气化牵引回流对信号设备的干扰分析及防护措施

依巴代提·卡地尔

【摘要】目前我国电气气化铁路主要包含直接供电、吸流变压器供电、自耦变压器供电三种牵引供电方式，本文通过分析电气化牵引回流对信号设备造成的干扰问题，通过个别故障案例进行分析，并针对问题提出了应对措施。

【关键词】电气化铁路 ；供电方式 ； 牵引回流 ；防干扰；措施

在电气化铁路中，接触网所通过的高压、在钢轨中传输的牵引电流和两条钢轨间的不平衡电流，这些均对电务作业人员和电务设备稳定造成巨大影响。

1 、 電气化铁路干扰源的产生

1.1 电力牵引的供电方式

随着我国铁路的快速发展，电气化铁路的供电方式也发生了巨大变化，目前所采用的直接供电方式是 27.5 k V 的交流电，针对吸流变压器供电采用回流线供电方式，而自耦变压器供电主要采用55 k V 供电方式。

1.2 不同供电方式下牵引回流分布模型

当前在我国三种种主要牵引供电方式下，均是以地面钢轨—大地作为牵引回流的导通径路。

1）直接供电方式

直接供电方式电流由接触网到达机车车辆受电弓，通过车辆运行传输到钢轨，最终通过大地回流到牵引变电所，钢轨中的牵引电流的回流分布如图1 所示。

2）吸流变压器供电方式

吸流变压器供电方式的等效示意如圖 2 所示。

3）自耦变压器供电方式的等效电路如图 3

2、牵引电气化回流对轨道电路的干扰

牵引电气化回流对信号设备最直接的影响主要反映在钢轨上，既要传输轨道电路工作的信号电流，又要传输牵引供电回流，也就是说在钢轨中有多种频率不同、电压不同的电流在同时传输，这样就造成了相互间的干扰，特别是牵引回流对信号电流的影响更加突出。

2.1 牵引电流影响造成红光带

1）故障现象

某站 3DG 轨道区段闪红光带，故障发生后自动消失。经检查、测试，该轨道电路所有数据均正常； 对该区段及相邻区段的绝缘、跳线及引接线进行检查测试，也未发现有异常情况。后经测试发现 108 号网杆地线阻值为 0 Ω，可以确定是 108 号网杆处地线连接钢轨，且不经火花间隙直接入地，牵引电流经此地线直接入地，造成轨道电路电压波动，于是发生了轨道电路闪红光带的故障。

2）原因分析

一是供电专业盲目设置地线，将钢轨直接接入地线； 二是在现有的供电系统中，通常利用钢轨作为接触网自然接地体，当接地装置的火花间隙失效，或有些杆塔不经过火花间隙直接连接钢轨，在同一轨道电路区段内的 2 个及以上接触网杆塔地线分别接在 2 根钢轨上，或者不同轨道电路区段内杆塔地线经贯通的架空地线短路了钢轨绝缘接头，都会造成轨道电路红光带。

3）应对措施

对牵引供电设备中的火花间隙和地线进行全面的检查、测试，坚决杜绝钢轨直接连接地线的现象。同时对轨道电路位置的火花间隙进行周期性的测试，发现火花间隙不良的及时联系供电部门进行更换，以避免此类轨道电路故障的发生，保证轨道电路稳定工作。

2.2供电吸上线设置位置不合理

1）故障现象

某站 9DG 区段为一送一受区段，在该区段的送、受端扼流变压器中心连接板上都设置了吸上线，造成该区段发生断轨故障时，不能显示红光带，无法实现轨道电路断轨检查的功能。

2）原因分析

97 型轨道电路利用两根钢轨构成常闭回路，一旦该回路出现断点（ 即钢轨折断） ，直接反应就是轨道继电器落下，控制台出现红光带。

3）应对措施

杜绝在同一轨道区段两端同时设置回流线，以确保实现断轨检查的功能。

3、产生不平衡电流的原因

扼流变压器线圈间阻抗并不完全一致，再加上钢轨引接线阻抗不平衡，使得回流电流传输通道上的阻抗并不一致。铁道铺设过程中多有弯道，由于弯道影响致使两条钢轨的长度并不完全相等，导致两条钢轨间的阻抗也不相等。

3.1 轨道电路对钢轨不平衡电流的防护

究其干扰产生的原因，主要是由于电流在两条阻抗不平衡的钢轨传输产生了干扰电压。因此有效防范牵引电流对电务信号设备的干扰最有效途径就是减少在牵引回流径路中的干扰能量，同时提高电务信号设备的抗干扰能力。

3.2 减小干扰信号的防护措施

1）减小不平衡电流的功率对于轨道电路来说，由于不平衡电流产生的机理，整个不平衡牵引电流干扰源可被认为是理想电流源，因此可以采用串联谐振电路和干扰源并联的方式来实现抗干扰的作用。

2）加大扼流变压器的饱和电流为有效防止变压器饱和，可采取在扼流变压器铁芯中留出一定空隙的措施。

4、结语

电务信号设备抗干扰能力还缺乏理论支持和有说服力的检测手段，大量工作仅仅局限在现场试验中解决，不稳定性和局限性较大，还不能有针对性的预防抗干扰，今后还应加强信号设备防干扰的基础性研究工作。

【参考文献】

[1]马智芳.电气化牵引电流对信号轨道电路的干扰及防护措施[J].铁路通信信号工程技术，2004，（03）.