关于铁路牵引电流对信号电缆干扰的分析与应对措施的探讨

黄文雄

朔黄铁路发展有限责任公司原平分公司

1 引言

列车牵引电流主要是通过回流线和大地两个通道实现回流，由于区间信号电缆屏蔽地线接地性能良好，还有一部分电流通过电缆屏蔽地线传输至室内再引入大地，测试信号机械室分线盘电缆屏蔽地线对地电流能高达20A 以上，电流的大小会根据区间列车的多少而变化，对于信号维护人员而言，不论是触碰电缆还是断开屏蔽连接都将是一个严重的安全隐患。因此，降低屏蔽地线接地电流，保护人身安全和设备安全尤为重要。

2 牵引电流回流的工作原理

铁路供电牵引电流是从变电所输出27.5KV 电源向接触网送电，当列车在区间行驶时，由接触网不间断地为电力机车提供动力电源，回流电源通过机车轮对传入钢轨，以钢轨作为牵引电流回路，大部分牵引电流经过钢轨引接线传入空心线圈SVA，再从空心线圈SVA 接入回流线直接回到变电所，形成第一条回流通道；由于轨道与大地之间是不绝缘的，一小部分牵引电流会通过钢轨或空心线圈地线传入大地，从牵引变电所下面的接地网回到所电所，形成第二条回流通道（如图1）。

图1 牵引电流回流通道

3 牵引电流对信号电缆干扰的分析

3.1 牵引电流进入电缆屏蔽的原因分析

区间轨道电路采用UM71无绝缘轨道电路，空心线圈SVA设在电气绝缘中部，一方面通过吸上线与回流线相接；另一方面空心线圈又与继电器箱电缆屏蔽地线连接后统一接入接地体（如图2）。因此，由于空心线圈分别与吸上线和电缆屏蔽地线相接，相当于电缆屏蔽地线间接与吸上线等电位连接，成为室外牵引电流进入电缆屏蔽地线的切入点。

图2 UM71轨道电路地线连接方式

3.2 牵引电流进入室内综合地网的原因分析

信号设备分为室内设备和室外设备，它们是以电缆作为彼此的传输通道，每一个信号点的电缆都从室外设备接入到室内分线盘，信号电缆屏蔽地线连接采用的是双端接地的方式，室内与地线连接，室内从分线盘接入综合地网，形成了一道天然的电气传输通道。由此可见，牵引电流从室外进入了室内。

3.3 室内接地电流适时变化的原因分析

由于信号电缆沿铁路线敷设，每一处电缆屏蔽连接的地方都会埋设地线。当列车通过时，牵引电流会经由地线逆向进入电缆屏蔽层，经电缆屏蔽传输至室内汇流排入地。因此，区间通过列车数量越多，室内汇集的电流就越大。

3.4 室内地线对地电流较大的原因分析

信号楼采用的是综合地网接地方式，电阻标准不大于1欧；区间每一个信号点为单独设置地线，电阻标准为不大于10 欧。当列车通过时，由于牵引电流回流的方向与电缆的方向一致，相比而言，从电缆屏蔽地线传输通道的电阻小，从大地长距离传输通道的电阻大，因此，经信号电缆屏蔽层引入的牵引电流会更多，室内屏蔽地线对地电流就更大。

3.5 综合地网与变电所间距设置的对比分析

牵引电流通过信号楼综合地网接入大地，从埋设地牵引变电所下面的接地网回到变压器，变电所与信号楼间隔越近，大地电阻越小，回流电流就越大；反之，变电所与信号楼间隔越远，大地电阻越大，回流电流就越小。

综上所述，牵引电流通过室外的空心线圈或大地引入电缆屏蔽地线，再通过电缆屏蔽层传输至室内分线盘，再经过信号综合地网通过大地回流至变电所。因此，信号电缆屏蔽地线也就成为牵引电流的回流通道之一，形成了信号专业人身安全和设备安全的重大危险源。

4 践行减少牵引电流干扰的应对措施

4.1 区间信号点处增设地线试验

现场试将区间的几个信号点增设一组地线，降低室外接地体的接地电阻值。实践证明，现场地线电阻越小，回流通道就越畅通，引入室内分线盘的电流就越高，单根电缆屏蔽地线的电流也就越高，适得其反，室外不适合加装地线。

4.2 试将空心线圈与屏蔽地线分开设置

从理论上分析：将区间所有空心线圈单设一组地线，与屏蔽地线分开设置（如图3），相当于将吸上线与电缆屏蔽地线有了一定距离的大地做隔离，会发挥一定的作用。现场以一个区间作为试点，将整个区间的空心线圈单设一组地线，完全将空心线圈地线与屏蔽地线分开。实践证明：室内电缆屏蔽对地电流有了明显的减弱，当区间一辆列车行驶时电流约2A，两辆列车行驶时约3A，多辆列车行驶时最高保持到10A左右，相对原始的测试数据有了明显的降低，证明此种方法对减少牵引电流的干扰发挥一定的作用。

图3 空心线圈地线与屏蔽地线分开设置

4.3 试将电缆屏蔽地线改成单端接地

区间电缆径路的敷设方式分为两种：一种是分割点的电缆，从信号楼直接敷设到分割点XB 箱，中间通过接续方式连接，这种电缆很长，在不改变接地方式的情况下，很难实现单端接地；另一种是信号点使用的站联电缆，从信号楼开始经过区间每一个信号点，而且每一个点都引入继电器箱内通过端子板连接，这种电缆我们可以以信号楼为基点，从室内至室外方向，每一根电缆只连接靠信号楼侧的电缆屏蔽地线，另一侧不接入汇流排，从根源上切断电缆屏蔽回流通道。经过现场验证，回流电流又有所下降，此种方法对抑制牵引电流的干扰发挥了一定的作用。

4.4 将电缆引入机械室前重新制作屏蔽连接

经过多项技术措施后仍然未能完全消除安全隐患。因此，为降低安全风险，满足“故障-安全”的原则，在电缆引入机械室以前，电缆间（电缆井）内电缆入口处，将所有的电缆重新制作电缆屏蔽连接，每一根电缆分别将钢带和铝护套各引出一根线头，连接到汇流排上，再通过专用地线接入综合地网。通过这种方式，可以在大电流进入机械室前，断开回流通道，直接接入综合地网，有效地避开了高风险处所，对保障人身安全发挥了积极的作用。

4.5 从施工设计上，减少牵引电流的干扰

信号电缆屏蔽电流主要是由于区间信号电缆屏蔽地线天然地为牵引回流提供了一条通道，我们需要考虑将这个电缆屏蔽回流通道切断，阻止电流的传输：一是考虑在区间沿线敷设一条贯通地线，对电缆长距离产生的感应电可以及时地释放出去，即使为牵引回流提供通道，那也是贯通地线带电，而不是电缆带电，同时也能实现站内与区间地线等电位连接，有效地保障了电缆设备的安全；二是在每一个信号点设一个电缆箱盒，在电缆箱盒内实现电缆单端接地，有效地断开电缆屏蔽回路通道，避免产生感应电流，而且在区间电缆故障情况下，还可以实现分段排查故障点，利于电缆径路的日常维护和故障排查。

4.6 在施工设计时，考虑信号楼与变电所的间距

大地也是牵引回流的通道之一，经过现场测试证明，信号楼与变电所越近的车站，电缆屏蔽地线对地电流就越高；反之距离越远电流越低。因此，在施工设计阶段，信号楼与变电所的选址时，应充分考虑两者之间的距离。

4.7 从业务管理上，抑制牵引电流对电缆的干扰

机车牵引电流对电缆屏蔽地线干扰的问题，铁路行业对电气化区段信号电缆屏蔽层接地电流的标准，目前尚无明确的规定，专业人士虽然都在努力地解决，但还需要一定的时间，这个时候需要从制度上完善安全管理措施：一是要明确电缆屏蔽地线的检修周期，做好不良地线的整治；二是要明确非天窗点，严禁断开电缆屏蔽连接，避免人身伤害；三是要明确地线测试时，需要甩开接地体引线，准确掌控接地体运用使用状况；四是要定期对信号电缆屏蔽地线接对电流进行测试检查，适时监控对地电流动态。

5 结束语

综上所述,铁路信号电缆屏蔽接地是一项复杂的系统工程,做好系统的接地工作,一是在工程设计阶段就要认真考虑,在设计时应根据实际情况采用最优方案,尽量减少牵引电流的干扰；二是在铁路信号设备运行过程中,需要定期做好电缆屏蔽接地系统的检测和维护工作,确保设备接地系统满足要求；三是要通过运用行业先进接地技术，更好地保障人身安全和设备安全。