铁路供电远动系统防电磁干扰的研究

摘要：随着在电气化铁路大规模的发展，电磁干扰所产生的影响也越来越大，供电远动系统中防电磁干扰也越来越重要。结合朔黄供电远动系统现场的实际情况，详细分析了电磁干扰产生的原因，并提出了防止电磁干扰的几种必要措施。

关键词：远动系统　电磁干扰　研究

中图分类号：044　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2010)011-078-02

电磁干扰是环境污染的一种形式。它是随着电气化水平的提高而产生的一种环境问题，科学技术和人们的生活水平的发展，对电磁环境的要求也越来越高。然而，事物往往是在矛盾之中发展的。在人们要求改善电磁环境的同时，又在不断的制造着新的干扰源。目前，用电设备的不断更新常常是电磁干扰源大量增加的重要原因，这就给电磁环境治理增加了难度。

1　铁路供电远动系统概述

1.1　远动系统的功能

铁路供电远动系统是保证电气化铁道正常运行的神经枢纽，远动系统主要功能：一是通过远程操作牵引变电所的设备：二是监控牵引变电所的运行情况；三是切除故障设备，缩小事故范围等等，铁路供电远动系统的正常运行是保证电气化铁道安全可靠供电的关键，而远动系统机房是整个系统的主要设备所在，服务器、通讯前置机、视频监控服务器、维护工作站均在远动系统机房内。保证系统机房内的设备不受电磁干扰能正常运行就显的十分重要。

1.2　远动系统抗干扰的重要性

电气化铁路在运行时本身就会产生很大、很强的电磁干扰。而远动系统的服务器及其子系统是由许多复杂的高密度组装的电子器件以及高精密的外部设各组成的。由于其系统的复杂性决定了远动系统的某一环节难避免发生故障。因此远动系统的可靠性成为保证安全供电用的核心所在。而机房的环境、设各的防雷措施、设备的供电、接地等因素与防止电磁干扰是密不可分的。因此，对远动系统机房的电磁屏蔽、防雷设计就非常关键。

2　电磁干扰的产生和防止措施

2.1　电磁干扰产生的原理

由于各种电器的应用，在大气空间中单纯的电场或磁场是很少的。电磁干扰是以电场、磁场同时存在的一种高频电磁场辐射的形式。电场的分量和磁场的分量总是同时存在，因此，在屏蔽电磁干扰时要同时考虑电场和磁场。根据电磁场理论，屏蔽是利用屏蔽体来阻碍和减少电磁能量传输的一种技术。从电磁屏蔽的作用过程来看，电磁屏蔽就是电磁波在穿过屏蔽层时能量衰减程度。屏蔽体对电磁波的衰减有三种不同的方式：(1)在空气中传播的电磁波到达屏蔽体表面，由于空气与金属交界面波阻抗不同，对入射波产生反射，这种反射与屏蔽体的厚度无关，只要波阻抗不一样即可。(2)未被反射而进入屏蔽体内的电磁波能量在继续传播时，由于电磁场在导体内感应产生涡流，因此将消耗电磁波的一部分能量，此能量就被屏蔽体材料吸收。(3)在屏蔽体内尚未吸收掉的电磁波能量再被另一金属与空气界面反射回屏蔽体内，在两界面重复反射多次。

2.2　防止电磁干扰的部分措施

2.2.1　建筑物的自然屏蔽

在建筑物的施工过程中会加入许多金属构件。比如混凝土钢筋，金属网络、护栏等等。往往在建造，大部分金属构件都会在电气上连接在一起，就可以对建筑物构成一个立体的初级屏蔽网。这种屏蔽网虽然是格栅稀疏的，但毕竟能对外部的雷电电磁脉冲和大功率电器产生的电磁脉冲有初级屏蔽的作用，使之受到一定程度的衰减，从而有助于房屋内各种信息系统屏蔽的要求。这样在施工过程中将建筑物内的梁，柱，楼板及墙内的全部钢筋连接成一个电气整体，在加强建筑物整体稳定性的同时也形成了一个暗装式避雷网即法拉第电磁屏蔽笼。

2.2.2　电源线和信号线的屏蔽

在重要的实验室或有数据交换的机房所有的电源和信号线，从防电磁干扰角度来看都应采用有金属屏蔽层的电缆。若没有屏蔽的电缆或信号线则应穿过金属钢管，即用钢管作为屏蔽。在室外的无屏蔽线路都应敷设在金属管道内，金属管道要有良好的接地。采用金属丝编织层为屏蔽层的电缆时，要详细了解屏蔽层的材料和网眼的大小，根据现场干扰的大小情况，选择适合的电缆。出于抗干扰的需要，当低频电磁干扰不严重时，在需要保护的空间内，屏蔽电缆应至少在其两端以及在其所穿过的防雷区界面处作接地。低频电磁干扰严重时，可以将屏蔽电缆穿入金属管内或采用双屏蔽电缆将金属管或电缆外屏蔽层至少在两端作接地。另外，在布线时避免出现较严重的弯曲。因为当电缆弯曲时，靠近内半径一侧的金属丝覆盖率很大，而靠近外半径一侧的金属丝覆盖率则显著减少，这样的弯曲部位外侧由于覆盖较为稀疏而会让一部分电磁场透过电缆屏蔽层，会使得电缆的屏蔽效能下降。

2.2.3　设备和仪器的屏蔽

对与电磁脉冲干扰敏感的测试仪器和微电子设备，特别是重要的数据处理设备，都需采用连续的金属层加以封闭起来，进入仪器及设备的电源线和信号线以及它们之间的传输线应采用屏蔽电缆或穿金属管进行屏蔽。在信号电缆的两端屏蔽层要与仪器的屏蔽体保持良好的电气接触，使它们能构成一个完整的屏蔽体系。出于暂态过电压防护的目的，进入电子仪器的电源线应采用像压敏电阻之类的保护元件与仪器的屏蔽体系相连接，在屏蔽信号电缆的输入和输出端，宜采用像暂态抑制二极管之类的保护元件与仪器屏蔽体系相连接，以便在仪器的出、入口将沿信号线侵入的暂态过压波堵住，不让它进入仪器。必须在仪器上增加散热孔时，散热孔要尽量小，直径一般不大于5mm，若是散热口应是较小的长方形并要在上方加装向下的遮挡板，避免电磁干扰直接进入仪器设备。对于起关键性作用的测量仪器或电子设各群应放在可靠的屏蔽室里。

重要的计算机系统，也应加强其屏蔽措施，可根据现场的实际情况可以分别考虑采用单个设备屏蔽或整个机房屏蔽。实验研究表明，虽然目前使用的微型汁算机具有较好的屏蔽效果的机壳，但当脉冲电磁场强度达到一定值后，仍会发生误算或死机现象。其原因在于电磁干扰仍能通过键盘，电源电缆和主机与显示器的连线等渠道以感应与耦合等方式侵入机箱内。同时，脉冲电磁场对通电运行状态下微机等电子设备的危害要比断电停机状态下更为严重，这是因为在通电运行状态下，器件内部的载流子处在激活状态下，受外界电磁场的作用易于发生变异，因此，所造成的损坏是较为严重的。另外，电子仪器设备所采取的屏蔽措施时还要考虑设置在建筑物内易受雷击的部位，如位于顶角的微机等，也要做好对它们的屏蔽。

3　铁路供电远动系统在防止电磁干扰方面存在的问题及应采取的措施

3.1　目前有的供电远动机房在建设之初并没有按铁道部规定

“采取门窗屏蔽应采用截面积不小于3mm2、网孔小于80mm×80mm的铝合金网，并用不小于16mm2的软铜线与地网或屏蔽层可靠连接”的要求设置。只是用普通的玻璃窗户和木门，这样整个机房的防止电磁干扰就差了许多，法拉第电

磁屏蔽笼式的效果完全达不到。另外，关于机房门窗屏蔽的规定我认为要是采取钢网屏蔽玻璃更为适用，就是在玻璃上加一块导电光学基片，片上沉积一层金属膜，既透光，又起屏蔽作用，这样屏蔽的效果就比80mmx80mm的铝合金网的屏蔽效果更好。

3.2　电源电缆引线和数据引线接线不规范，有的在一个接线盒内

电缆引线是220V电压，而数据线上的电平为-10db左右，电压为几百毫伏甚至更低，所以在一个接线盒内数据信号很容易收到电压电压突变的影响而产生畸形，影响通讯。建议先将电源引线和数据引线接线盒分开设置，并且在引入机柜之间的线上采取屏蔽措施，避免相互干扰。另外，接入机柜后，在未进行屏蔽的信号线上要加装短路环，并且短路环也要与设备外壳、保护地线相连接。这样就彻底消除电源引线对数据信号的干扰。

3.3　远动机房内的设备机柜正面为方便对内部设备的观察，采用了全玻璃门

另外，机柜后面为了方便散热打了φ8mm的小孔80个。以上这两个措施看来方便了观察和散热，但对防止电磁干扰很不利。建议正面的玻璃门上的玻璃应采用度金属膜的玻璃，而机柜后面的散热孔应改为500mm×80mm的长方形并有向下遮挡板的散热孔或者散热孔的直径应缩小φ5mm，这样能有效防止机柜外的电磁干扰闯入机柜，保证数据的安全、可靠。

3.4　远动机房内的设备接地较为混乱

主要问题有：一是机柜的接地线统一接在地板的接地极上；二是机柜内的电源箱、工控机箱、网络交换机地线全部一起连接后与机柜的地相连：三是接地线大都采用04 mm2的导线作为地线，并且连接方式为螺母搭接方式。以上接地方式存在一定的问题，首先各个机柜的电源箱、工控机箱、网络交换机地线分别与机柜地线连接，不能全部连一起再与机柜地线连接：其次机柜与接地极相连的地线应采用合适的扁平宽导线，而且搭接方式应用焊接方式。另外，设各的外壳就近与接地环连接，交流电源的保护地线也要与接地环相连，并保持与电源线平行。

4　电源设备的屏蔽措施

(1)远动机房引入的电源线、信号线(控制线、网线、电话线)都是泄漏和感应体，在条件允许的情况下尽量采取滤波措施。滤波器的外壳与机房钢板应有可靠的电气连接，经滤波后的电源线必须装金属管后引入机房内。信号滤波器安装在信号接口板上。在高频及微波波段，其屏蔽效能不能低于100dB。

(2)电源应当集中引入，引入点位置、形式、馈电与配电方式、电源滤波器型号与安装位置等必须标示清楚，并且符合电磁兼容技术要求。照明宜采用白炽灯。

随着电气化铁路的不断发展，远动控制系统的性能也将快速提高，为了保证铁路供电远动系统的安全、可靠运行，电磁屏蔽作用已变的越来越重要了。这就需要我们在应用过程中不断的学习并加以完善。以上为作者对防电磁干扰的一些见解，不足之处望给予批评指正。

推荐访问:供电 铁路 电磁干扰 研究 系统