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摘要：本文从电磁干扰、高速铁路接触网对地铁供电系统电磁干扰仿真分析、抗电磁干扰策略的方面来对地铁接触网对地铁供电系统的电磁干扰进行分析。
关键词：地铁；接触网；供电
一、电磁干扰
随着信息科技的发展，带动我国地铁事业的快速开展，在已经开通的地铁线路的信息系统的建设中，存在一定的污染———电磁干扰。经过科研人员的调研发现电磁干扰的主要途径有两个，一个是通过空间传播的辐射性质电磁干扰，一个是通过导体传播的传导性质的电磁干扰。本文研究的地铁接触网对供电系统的电磁干扰既包括传导性质的干扰，又包括辐射性质的干扰，这种通过地铁供电电源来传播相关电磁干扰，并且对电网其他电器设备产生干扰和影响的方式，主要表现在干扰系统的通信方面，它以电快速瞬变脉冲群和浪涌冲击波的形式对整个电网系统进行电磁干扰。除此之外，还有一种静电放电的电磁干扰形式，但是这种干扰形式只有在特定情况下才会对电源系统产生干扰，那就是电源设备自身产生了停振，或者输出电压出现阶段性下降等现象，否则静电放电对电源系统不会产生电磁干扰。下面分析一下电源电磁干扰产生的几种原因，主要包括以下6 点。
1）调制干扰。由逆变电源、变频器或者没有隔离变压器的UPS 产生的干扰。
2）由电源瞬间变化产生的干扰。电动机处于空载状态下突然断开会产生此类干扰，带有电感或电容性的负载开关也会引起这种干扰，除此之外，还有可能是不同电容值之间的相互切换带来这种干扰。
3）电力线的安装方式产生的干扰。此类干扰主要是由于架空电力线，在外部空间的电缆线之间，产生互感现象，导致电磁干扰。
4）电位差干扰。这种干扰主要产生于电源的零线和地线之间，由于过高的电位差也会产生一定的电磁干扰。
5）开关动作引起的电磁干扰。对于采用高频开关的电源，当开关进行状态的切换时会对电源系统产生一定的电磁干扰。
6）由雷击引起的干扰。当电源线遭到雷击时，会在整个电网系统中产生浪涌式的快速的电源电压值起伏，通过阻性耦合的方式汇聚在电源性中心区域，不仅带来电磁干扰，严重时也会造成电网设备的破坏。
二、高速铁路接触网对地铁供电系统电磁干扰仿真分析
（1）静电感应电压的仿真计算
静电感应电压的计算模型见图。
考虑京沪高、沪汉蓉铁路对南京地铁12 号线接触网的静电感应电压，分别计算京沪高接触线、京沪高正馈线、沪汉蓉接触线、沪汉蓉正馈线和钢轨组成的“两线一轨制”系统对南京地铁12 号线供电系统的静电感应电压，然后进行叠加，可以得出高速铁路接触网对地铁供电系统的静电感应电压。在不考虑京沪高和沪汉蓉铁路接触网电压存在相位差的情况下，高速铁路接触网对地铁供电系统的静电感应电压计算结果为603 V。
（2）电磁感应电压的仿真计算
对于高速铁路接触网，由于等效地回线的入地深度Dg很大，高速铁路接触网电流产生的磁场不能被抵消，所以对邻近的地铁接触网就产生了电磁感应影响。当地铁接触网与高速铁路接触网相距较近、平行长度又较长时，在地铁接触网中感应出的电势可能达到危险的程度。电磁感应电势的大小主要决定于高速铁路接触网电流的大小和两条线路的平行长度。在计算中，和计算高速铁路牵引网阻抗一样，利用“导线地”回路原理，把高速铁路接触网和地铁接触网视为三个回路：
1、回路1：“高速铁路接触网—地”回路。它是有源回路，回路中的电流就是高速铁路接触网电流Ij。
2、回路2：“高速铁路钢轨—地”回路。它是无源闭合回路，其电流Ig由回路1 感应产生，方向与高速铁路接触网电流方向相反，对回路1 有去磁作用，可减弱回路1 的电磁感应。在工程上用屏蔽系数来估算这种影响。
3、回路3：“地铁接触网—地”回路。由回路1产生感应电势，受回路2 反向电流的影响，使感应电势减小。
三、抗电磁干扰策略
（1）采用屏蔽技术
采用屏蔽技术的实质就是采用屏蔽层，提高两个单位之间的隔离面积，控制电场、磁场和电磁波从一个区域到另一个区域的感应和辐射。屏蔽是提高电子系统稳定性的一个重要措施，它能有效地抑制各种电磁干扰。屏蔽可以防止或减少电子设备内部的电磁能量传输，并能防止或减少外部辐射对内部电子设备的影响。用有源块的方法，可以通过电磁屏蔽来解决大部分的电磁兼容问题。屏蔽通常包括两种：一种是电场屏蔽，主要用于防止静电场和恒定磁场的作用；另一种是电磁屏蔽，主要用于防止交变磁场、交变磁场和交变电磁场的影响。电场屏蔽应注意以下几点：选择高电导率的材料，并有良好的接地；正确选择屏蔽的地理位置和合适的形状，最好是屏蔽接地。磁场屏蔽通常只涉及直流和低频磁场的屏蔽，其屏蔽效能远小于电场屏蔽和电磁屏蔽，屏蔽是系统集成的关键项目。电磁屏蔽应注意以下几点：选择铁磁性材料；磁性屏蔽远离磁性元件，防止磁路短路。盾构的开启应注意孔的方向，尽可能使缝长边平行于磁通流，增加磁路长度。磁场屏蔽通常只涉及直流和低频磁场的屏蔽，其屏蔽效能远小于电场屏蔽和电磁屏蔽，屏蔽是系统集成的关键项目。当磁场屏蔽应注意以下几点。
1、磁场屏蔽应选用高磁导率的铁磁材料，如坡莫合金，它能防止磁饱和。
2、不阻塞物体设置在靠近屏蔽体的位置，以最大限度地减少屏蔽体中的磁通，屏蔽和屏蔽体应具有一定的间隙，防止磁短路现象。
3、可以增加屏蔽体的壁厚，从而降低屏蔽体的抗磁性。单块体的壁厚不应超过1． 5 mm，如果屏蔽效果单一屏蔽层差，可以采用双层屏蔽，即使三层屏蔽，也能防止磁饱和。
4、注意防护罩的结构设计每一个接缝处，通气孔可增加屏蔽磁阻，从而降低屏蔽效果。
5、在出现退火现象的情况下，应及时进行处理。
6、在磁屏蔽的激励机制中，接地屏蔽通常是不需要的，但为了防止电场感应，一般会选择接地。
7、可用于双磁屏蔽强磁场屏蔽结构，外层选择的不饱和材料的屏蔽，硅钢等；而内部可以选择容易饱和的高导磁材料，如坡莫合金等。另一方面，在安装内外两层防护罩时，应注意各层之间的绝缘。当没有接地要求时，可用绝缘材料作支撑。如果需要接地，可以选择铁磁性材料（如铜、铝）作为支撑。
（2）选择正确的接地方式
使用单点接地的方式可以有效降低干扰级别，这种接地方式主要适用于低频电路，低频电路主要是指电路的频率不高于1 MHz，用于防止工频电流之间的电位差和其他杂散电流信号的介入。地铁的主变电站是一个可靠的单点接地，以确保接地阻抗满足电气规范。同时，它会延伸到屏蔽层的外面，以确保潜在的零电位实际存在，消除考虑不周而带来的虚点位现象。
（3）滤波处理技术
过滤意味着可以将各种信号和控制按照频率的特征来选择性地剔除，这是一个为其他信号提供传输零点的技术，允许信号在传输极点的范围之内。过滤是一个重要的措施来抑制干扰、防止干扰。它可以显著降低干涉的强度，由于有用信号的频率，滤波器具有良好的抑制信号频率的不同组件的能力。这是一个强大的测量使用过滤网络来抑制干扰来源和消除干扰的方法。
（4）采用光电技术
光电技术也是一种很好的抗电磁干扰技术，该技术可以很好地解决传输距离的问题，还可实现测量电路的隔离和干扰信号的滤波，有效地切断接地回路的干扰，避免地线与其他线路形成一个回路，引起电位差，影响测量精度和系统通信的准确度。地铁环境的重要信息渠道，如通信信号系统、火灾报警系统、自动售票系统、车站设备监控系统等重要信息传输通道，采用光纤作为传输介质，避免电磁效应对长距离运输信息通道的影响。主通信网络通过光纤接口连接装置，有效地阻断了接口，消除了电磁干扰的影响。
总结语
地铁接触网对供电系统的电磁干扰不容忽略，本文分析了电磁干扰的主要产生原因，对静电感应电压、电磁感应电压和危险电压的合成计算，更好地掌握了地铁接触网中电磁感应的干扰情况，通过模拟公式的计算方法使干扰具体化，最后提出相关策略来应对供电系统中的电磁干扰现象，对未来地铁供电系统的发展有非常重要参考价值。
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论文作者:赖远福
论文发表刊物:《基层建设》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/13
标签：屏蔽论文; 干扰论文; 回路论文; 电磁干扰论文; 地铁论文; 供电系统论文; 电压论文; 《基层建设》2017年第8期论文;