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市政電網(wǎng)對(duì)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的影響及其防護(hù)

文檔作者：王嘯波1 鄭生全2 文檔來(lái)源： 1．浙江眾合科技股份有限公司 2．中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司通號(hào)		點(diǎn) 擊數(shù)： 16	更新時(shí)間： 2025年05月11日
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都市快軌交通·第29卷第3期2016年6月
doi：10．3969／j．issn．1672。6073．2016．03．026
《機(jī)電工程●
市政電網(wǎng)對(duì)城市軌道交通
信號(hào)系統(tǒng)的影響及其防護(hù)
王嘯波1 鄭生全2
(1．浙江眾合科技股份有限公司杭州310051；
2．中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司通號(hào)處武漢430000)
摘要針對(duì)市政電網(wǎng)線路的電磁干擾環(huán)境以及城市
軌道交通信號(hào)設(shè)備的電磁兼容要求，根據(jù)電磁感應(yīng)的
理論公式和相關(guān)工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，定性地分析市政電網(wǎng)
線路在正常和故障工作狀態(tài)下對(duì)信號(hào)系統(tǒng)的電纜、軌
道電路、信號(hào)室內(nèi)設(shè)備的電磁干擾影響，提出電網(wǎng)和軌
道交通等市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的綜合規(guī)劃和設(shè)計(jì)理念
為確保軌道交通運(yùn)營(yíng)的安全，結(jié)合理論計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)數(shù)
據(jù)．提出電力線路對(duì)信號(hào)系統(tǒng)電磁干擾影響的距離要
求和防護(hù)方案一、結(jié)論為：當(dāng)軌道交通信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備的
干線電纜與市政電力供電線路的平行長(zhǎng)度大于1 kin
時(shí)，間距應(yīng)不小于20 m，否則考慮采用屏蔽電纜；車(chē)輛
段／停車(chē)場(chǎng)與市政電網(wǎng)架空線路的平行長(zhǎng)度大于l km
時(shí)，間距應(yīng)不小于50 m，否則車(chē)輛段／停車(chē)場(chǎng)的軌道電
路不能采用單軌條50 Hz相敏軌道電路；軌道交通正
線的信號(hào)設(shè)備室／控制中心與市政電網(wǎng)的間距大于或
等于20 m；車(chē)輛段／停車(chē)場(chǎng)信號(hào)樓與市政電網(wǎng)的架空線
路的間距宜大于或等于50 m：
關(guān)鍵詞城市軌道交通；市政電網(wǎng)；供電線路；信號(hào)
系統(tǒng)；電磁兼容；保護(hù)設(shè)計(jì)
中圖分類(lèi)號(hào)U231．7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼A
文章編號(hào)1672‘6073(2016)03。Oll4。05
1研究背景
城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備的電磁兼容及設(shè)備保
護(hù)設(shè)計(jì)往往只考慮了軌道交通內(nèi)部的電磁環(huán)境[1|，容
易忽略市政電網(wǎng)的供電線路對(duì)軌道交通設(shè)備系統(tǒng)的電
磁干擾和影響，主要因?yàn)樾盘?hào)系統(tǒng)供貨商未針對(duì)市政
收稿日期：2015-11-24 修回日期：2016-01。30
作者簡(jiǎn)介：王嘯波，男，碩士研究生，工程師，從事軌道交通信號(hào)系統(tǒng)
總承包工作，wangxiaobo@unitedmne．com
114 URBAN RAPID RAIL TRANSIT
電網(wǎng)的影響進(jìn)行分析，同時(shí)軌道交通與電力系統(tǒng)又是
由不同行業(yè)的設(shè)計(jì)院進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的，不能做到城市
公共基礎(chǔ)設(shè)施整體規(guī)劃和設(shè)計(jì)的管理。
隨著我國(guó)軌道交通和城市基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模建
設(shè)，城市軌道交通線網(wǎng)越來(lái)越密，市政電網(wǎng)的電力供電
線路及管網(wǎng)也越來(lái)越多，城市地下空間有限，不可避免
地造成城市軌道交通線路與電力供電線路及管網(wǎng)相距
較近[2|，導(dǎo)致城市軌道交通的電磁環(huán)境也越來(lái)越復(fù)雜。
目前城市軌道交通和市政電網(wǎng)的工程設(shè)計(jì)尚無(wú)統(tǒng)
一的協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)，即便有了統(tǒng)一的協(xié)調(diào)部門(mén)，也沒(méi)有電力
線路與軌道交通線路間安全距離的設(shè)計(jì)依據(jù)及規(guī)范。
筆者通過(guò)對(duì)電力高壓輸送線路的電磁環(huán)境分析，
旨在提出城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計(jì)已經(jīng)不只
是軌道交通內(nèi)部的電磁兼容及防護(hù)，還應(yīng)考慮市政電
網(wǎng)的電力基礎(chǔ)設(shè)施強(qiáng)大的電磁干擾環(huán)境；分析在電力
供電線路與軌道交通線路相距較近時(shí)，如何考慮電力
供電線路對(duì)信號(hào)系統(tǒng)及設(shè)備的安全防護(hù)。
2電磁干擾分析
2．1 市政電力供電線路的電磁干擾分析
目前110 kV及以上三相電力電纜或高架電線供
電回路一般選用3根單芯電纜或多股電線，當(dāng)電力線
路不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行時(shí)會(huì)對(duì)信號(hào)電纜產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁感應(yīng)
影響。
當(dāng)電力線路正常運(yùn)行時(shí)，理想狀態(tài)下流經(jīng)三相電
纜(或電線)的電流相位依次相差120。，電流的矢量和
為零，但由于每根電力電纜(或電線)與信號(hào)電纜(或
軌道電路)所處的幾何位置不對(duì)稱(chēng)，三相電力電纜(或
電線)的正常工作電流就會(huì)在信號(hào)電纜芯線(或軌道電
路)上產(chǎn)生縱向感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
市政電網(wǎng)對(duì)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的影響及其防護(hù)
電力線路發(fā)生故障主要有以下3種形式：
1)電力線路相線斷線。當(dāng)三相電力線路的相線
發(fā)生單相斷線時(shí)，非故障相流過(guò)的電流大小相等、方
向相反，對(duì)外界產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)相互抵消，故在信號(hào)
設(shè)備上產(chǎn)生的縱向感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)較小；當(dāng)三相電力電纜
(或電線)的相線發(fā)生兩相斷線時(shí)，非故障相電力電
纜(或電線)中的電流無(wú)法流通，不會(huì)對(duì)信號(hào)設(shè)備產(chǎn)
生影響；
2)電力電纜單相對(duì)屏蔽層短路或電線對(duì)地短
路。在電力系統(tǒng)中，單相對(duì)地短路是最常見(jiàn)的故障形
式。電力線路發(fā)生單相短路，是指電纜單相芯線對(duì)屏
蔽層的短路或電線直接接地，流經(jīng)電力電纜屏蔽層或
大地的短路電流會(huì)在信號(hào)設(shè)備上產(chǎn)生較大的感應(yīng)電
動(dòng)勢(shì)；
3)電力電纜兩相對(duì)屏蔽層短路或電線兩相接地。
兩故障相流過(guò)的電流大小相等、方向相反，對(duì)外界產(chǎn)生
的交變磁場(chǎng)相互抵消，故在信號(hào)設(shè)備上產(chǎn)生的縱向感
應(yīng)電動(dòng)勢(shì)較小。
因此，分析市政電網(wǎng)供電線路對(duì)城市軌道交通信
號(hào)系統(tǒng)的影響主要是分析供電線路正常工作時(shí)相對(duì)于
信號(hào)設(shè)備的不對(duì)稱(chēng)和單相故障兩種情況。
2．2電磁感應(yīng)原理
當(dāng)一條導(dǎo)線有電流通過(guò)時(shí)，在導(dǎo)線的周?chē)蜁?huì)產(chǎn)
生磁場(chǎng)。如果導(dǎo)線通過(guò)時(shí)的電流不是恒定電流，而是
隨時(shí)間變化的交變電流，那么在導(dǎo)線的周?chē)蜁?huì)產(chǎn)生
隨時(shí)間變化的交變磁場(chǎng)，其磁力線耦合鄰近導(dǎo)體，在
鄰近的導(dǎo)體上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這就是電磁感應(yīng)現(xiàn)
象，或者說(shuō)由于通過(guò)交變電流的導(dǎo)線與鄰近導(dǎo)體間存
在互感，兩者通過(guò)這種感性耦合在鄰近的導(dǎo)體上感應(yīng)
出電動(dòng)勢(shì)。由于鄰近的導(dǎo)體上因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的
電動(dòng)勢(shì)是沿著芯線軸向分布的，所以稱(chēng)為磁感應(yīng)縱電
動(dòng)勢(shì)。
電磁感應(yīng)定律及互感公式13j為：
e=警(1)
空=材(2)
西=BS (3)
式中，e為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，垂為通過(guò)導(dǎo)體的磁通量，
t為磁感應(yīng)時(shí)間，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，．s為面積，，為電力線
路中的電流，k為電力電纜(或電線)及信號(hào)電纜(或軌
旁設(shè)備)的感應(yīng)系數(shù)。k值與電力線路及信號(hào)設(shè)備的
特性、屏蔽性能、相對(duì)位置、間距、現(xiàn)場(chǎng)周?chē)h(huán)境及介質(zhì)
等有關(guān)，當(dāng)其他條件不變時(shí)，電力線路與信號(hào)設(shè)備的距
離越大，k值越??；當(dāng)其他條件一定時(shí)，電力線路電流的
變化率越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值就越大。
由于k值的不確定性，電力供電線路對(duì)信號(hào)設(shè)備
的影響很難通過(guò)理論公式直接計(jì)算，在實(shí)際應(yīng)用中通
過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定k值，然后通過(guò)公式計(jì)算、分析
找出最不利因素，在工程中確定信號(hào)設(shè)備對(duì)電力供電
線路電磁干擾的防護(hù)。
在電力線路對(duì)電信線路電磁影響的理論公式計(jì)
算方面，國(guó)際電信聯(lián)盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化組織(ITU—T)
的“防護(hù)導(dǎo)則”給出工頻條件下忽略架設(shè)高度和地埋
深度時(shí)，無(wú)限長(zhǎng)和有限長(zhǎng)導(dǎo)線電感參數(shù)的計(jì)算表達(dá)式
和計(jì)算數(shù)表M J，但很難直接應(yīng)用公式計(jì)算電磁干擾
數(shù)值，因此弱電系統(tǒng)對(duì)強(qiáng)電設(shè)備的電磁干擾都是根據(jù)
經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)定性分析確定防護(hù)方案，而不能通過(guò)定
量計(jì)算確定電磁干擾的程度后，再確定電磁干擾的防
護(hù)方案。
3 電力線路對(duì)信號(hào)系統(tǒng)的電磁影響
市政電網(wǎng)電力線路的電磁場(chǎng)主要影響信號(hào)系統(tǒng)的
信號(hào)電纜、軌道電路和信號(hào)室內(nèi)設(shè)備。電力線路對(duì)信
號(hào)系統(tǒng)的電磁感應(yīng)影響分為兩類(lèi)：
1)干擾影響。干擾影響是指當(dāng)電力線路正常運(yùn)
行時(shí)，在信號(hào)設(shè)備上所感應(yīng)的電壓已足以影響信號(hào)設(shè)
備的正常工作，如電纜數(shù)據(jù)傳輸誤碼、計(jì)算機(jī)輸入輸出
信息產(chǎn)生錯(cuò)誤、破壞計(jì)算機(jī)的正常工作、軌旁設(shè)備的異
常動(dòng)作和危險(xiǎn)動(dòng)作等；
2)危險(xiǎn)影響。危險(xiǎn)影響是指當(dāng)電力線路故障時(shí)，
在信號(hào)設(shè)備上所感應(yīng)的電壓已足以造成對(duì)人身的危害
或毀壞信號(hào)設(shè)備，如擊穿信號(hào)電纜芯線與護(hù)套間的絕
緣、威脅信號(hào)設(shè)備施工及維護(hù)人員的生命安全、損壞信
號(hào)設(shè)備及儀表甚至引起信號(hào)設(shè)備室的火災(zāi)等。
3．1 信號(hào)電纜的防護(hù)
在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電信線路遭受強(qiáng)電線路危險(xiǎn)影響的
容許值》GB 6830--1986K J與電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《輸電線路
對(duì)電信線路危險(xiǎn)和干擾影響防護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)程》DL／T
5033--2006[6J中均規(guī)定了強(qiáng)電線路對(duì)臨近電信線路的
干擾影響與危險(xiǎn)影響允許值，即：當(dāng)電力線路處于正常
運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，信號(hào)電纜芯線上的磁感應(yīng)電壓的允許值
為60 V；當(dāng)電力線路處于故障運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，信號(hào)電纜芯
線上的磁感應(yīng)電壓的允許值為430 V。電力電纜正常
工作時(shí)在信號(hào)電纜上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不大于60 V，
主要是保護(hù)信號(hào)維護(hù)人員的人身安全；電力線路故障狀
URBAN RAPID RAIL TRANSIT 11$
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
都市快軌交通·第29卷第3期2016年6月
態(tài)下，在信號(hào)電纜上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不大于430 V，這
是為了保護(hù)電纜終端設(shè)備的安全。
雖然上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)弱電電纜的防護(hù)要求已做明
確規(guī)定，但對(duì)電力供電線路與信號(hào)電纜的距離并未做
出規(guī)定。城市軌道交通內(nèi)部采用35 kV或10 kV的供
電線路，由于軌道交通設(shè)計(jì)中尚無(wú)明確的電力電纜與
信號(hào)及弱電電纜的安全距離要求。在軌道交通信號(hào)系
統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中，地下隧道有條件時(shí)將強(qiáng)電電纜和弱電
電纜沿隧道兩邊分設(shè)；在高架線路上，對(duì)采用10 kV供
電的軌道交通線路，電力電纜與弱電電纜可在同側(cè)相
距1 m以上敷設(shè)，對(duì)采用35 kV供電的軌道交通線路，
電力電纜與弱電電纜要求敷設(shè)于軌道的兩側(cè)，直線距
離大于3 m。這些數(shù)據(jù)都是地鐵信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)
數(shù)據(jù)，按照這一經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)電力電纜正常工作時(shí)，信
號(hào)電纜芯線上的磁感應(yīng)電壓不會(huì)超過(guò)60 V；當(dāng)電力電
纜處于故障運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，信號(hào)電纜芯線上的磁感應(yīng)電
壓不會(huì)超過(guò)430 V的危險(xiǎn)值。
3．1．1 隧道內(nèi)信號(hào)電纜的防護(hù)
城市軌道交通隧道內(nèi)的電力電纜與信號(hào)電纜在隧
道兩側(cè)掛設(shè)L『7|，當(dāng)市政電纜隧道與軌道交通電纜隧道
平行且距離較近時(shí)，信號(hào)電纜處在電力電纜電流產(chǎn)生
的磁場(chǎng)內(nèi)。由于電力電纜在正常運(yùn)行狀態(tài)下的電流為
1 kA左右，加上三相電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在信號(hào)電纜區(qū)域
相互抵消一部分，且電力電纜為屏蔽電纜，考慮到軌道
交通隧道和市政隧道的屏蔽系數(shù)，即便是兩個(gè)隧道距
離較近，平行長(zhǎng)度較長(zhǎng)，正常運(yùn)行時(shí)在信號(hào)電纜上產(chǎn)生
的縱向電動(dòng)勢(shì)也遠(yuǎn)小于60 V。
當(dāng)電力電纜為高架線路時(shí)，與地下電力電纜相比，
只少了電纜的屏蔽系數(shù)，但空氣介質(zhì)的電導(dǎo)率低于大
地介質(zhì)的電導(dǎo)率，相距20 m時(shí)信號(hào)電纜上的感應(yīng)電動(dòng)
勢(shì)也不會(huì)超過(guò)60 V【引。
當(dāng)電力電纜單相對(duì)屏蔽層短路時(shí)，瞬間短路電流
較大，當(dāng)電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比，220 kV電纜
的最大電流為10 kV電纜的22倍。
根據(jù)電磁學(xué)可知，真空中長(zhǎng)載流導(dǎo)線附近的磁場(chǎng)
強(qiáng)度為
B=麗ki (4)
式中：忍為常數(shù)，由電流頻率及試驗(yàn)檢驗(yàn)值確定；i
為電流的有效值；r為感應(yīng)電流與被感應(yīng)導(dǎo)體問(wèn)的距
離。式(4)中的其他條件一定時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度與被感應(yīng)點(diǎn)
到電流的垂直距離成反比例關(guān)系，隨著感應(yīng)導(dǎo)體與被
1 16 URBAN RAPID RAIL TRANSIT
感應(yīng)導(dǎo)體間距的增大，磁場(chǎng)強(qiáng)度逐漸減小。因此考慮
到兩個(gè)電纜隧道的屏蔽作用，在最不利的情況下，要求
電力電纜與信號(hào)電纜相距20 m，這是為保證電力電纜
在故障狀態(tài)下，信號(hào)電纜上產(chǎn)生的最大縱向感應(yīng)電動(dòng)
勢(shì)不會(huì)超過(guò)430 V。
3．1．2高架線路信號(hào)電纜的防護(hù)
當(dāng)高架線路的信號(hào)電纜與地下電力電纜相距較近
時(shí)，同樣要考慮電力電纜對(duì)信號(hào)電纜的電磁干擾影響。
根據(jù)以上分析，與地下隧道的信號(hào)電纜相比，在20 m
的距離時(shí)，少了信號(hào)電纜隧道的屏蔽作用，但在電力電
纜正常工作狀態(tài)下，信號(hào)電纜上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不
會(huì)超過(guò)60 V；當(dāng)電力電纜出現(xiàn)故障時(shí)，在信號(hào)電纜上感
應(yīng)的最大縱向感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小于430 V。
當(dāng)高架線路的信號(hào)電纜與電力架空線路相距較近
時(shí)，類(lèi)比地下電力電纜與高架信號(hào)電纜的情況，少了電
力電纜通道的屏蔽作用以及供電線三相因較大距離而
引起的不對(duì)稱(chēng)作用，電力電纜在正常工作狀態(tài)下，按
20 m的間隔距離，當(dāng)電力電纜正常運(yùn)行時(shí)，信號(hào)電纜上
產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不會(huì)超過(guò)60 V；當(dāng)電力電纜出現(xiàn)故
障時(shí)，信號(hào)電纜上產(chǎn)生的最大縱向感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小于
430 V。
3．1．3車(chē)輛段／停車(chē)場(chǎng)信號(hào)電纜的防護(hù)
車(chē)輛段／停車(chē)場(chǎng)一般在郊外地面，市政供電線路一
般都是架空線路，由于電力供電線路都在車(chē)輛段／停車(chē)
場(chǎng)的紅線以外，干線信號(hào)電纜與架空線路相距較近的
平行距離較短，信號(hào)干線電纜一般敷設(shè)于車(chē)輛段／停車(chē)
場(chǎng)內(nèi)的電纜槽內(nèi)，根據(jù)以上分析，當(dāng)電力電纜與干線電
纜相距為20 m時(shí)，不會(huì)超過(guò)信號(hào)電纜允許的感應(yīng)電
動(dòng)勢(shì)。
3．2軌道電路的防護(hù)
城市軌道交通正線信號(hào)CBTC系統(tǒng)多采用計(jì)軸軌
道電路，車(chē)輛段／停車(chē)場(chǎng)大多采用50 Hz交流相敏微電
子單軌條軌道電路∽J。車(chē)輛段／停車(chē)場(chǎng)大多在郊外，
市政供電線路也大多采用架空線路，雖然架空線路在
車(chē)輛段／停車(chē)場(chǎng)的紅線以外，但由于軌道電路為工頻電
流，與高架線路三相電線的距離較長(zhǎng)，在軌道電路處產(chǎn)
生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不對(duì)稱(chēng)，會(huì)對(duì)車(chē)輛段／停車(chē)場(chǎng)的軌道電
路產(chǎn)生一定的電磁干擾影響。軌道電路原理如圖1
所示。
當(dāng)軌道區(qū)段內(nèi)有列車(chē)占用，即軌道電路處于分路
狀態(tài)時(shí)，附近的高架電力供電電線產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)使鋼
軌產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，增大軌道繼電器線圈接收到的電
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
GJZl 10 GJFll0
50 Hz
圖1軌道電路原理
壓值，有可能使繼電器變?yōu)槲馉顟B(tài)，將該軌道區(qū)段的
狀態(tài)信息由有車(chē)占用變?yōu)闊o(wú)車(chē)占用，造成嚴(yán)重的安全
事故。因此，當(dāng)架空電力電線正常運(yùn)行及發(fā)生單相短
路故障時(shí)，需對(duì)車(chē)輛段／停車(chē)場(chǎng)軌道電路的影響進(jìn)行定
性分析。根據(jù)《單軌條50 Hz相敏軌道電路設(shè)計(jì)資
料》，已知50 Hz相敏軌道電路的基本數(shù)據(jù)和參數(shù)為最
大長(zhǎng)度300 m、送電端二次側(cè)電壓有效值8．4 V、軌道繼
電器端電壓12．5 V、最大軌道電路長(zhǎng)度的鋼軌阻抗
1．2￡43。11／km，受電端中繼變壓器變比為1：20、道砟
電阻率為0．6 Q·km、軌道電路的分路電阻為0．15 n。
在電力電纜正常工作狀態(tài)下，電力電線的工作電流為
1 kA左右，考慮到與300 m的軌道電路平行，當(dāng)列車(chē)完
全占用在軌道電路內(nèi)時(shí)的等效電路如圖2所示。掣L-—L “
RD R—
l L一——BZ4
幽2等效電路
圖2中電路由道床電阻、變壓器線圈的電感和電
阻、鋼軌的非線性阻抗、列車(chē)的輪對(duì)構(gòu)成閉合回路，回
路的最大面積為258 m2。根據(jù)電磁感應(yīng)公式(1)和公
式(3)可知，只要變壓器的一次側(cè)感應(yīng)出大于0．65 V
的電壓，就可能引起軌道繼電器的錯(cuò)誤勵(lì)磁，導(dǎo)致丟車(chē)
的不安全狀態(tài)。
當(dāng)架空線路單相出現(xiàn)故障時(shí)，最大的人地暫態(tài)電
流可達(dá)到50 kA，在其他條件不變的情況下，對(duì)軌道電
路的電磁感應(yīng)是電力線路正常工作狀態(tài)下的50倍。
同時(shí)還要考慮瞬間電流可能通過(guò)信號(hào)電纜進(jìn)人室內(nèi)后
毀壞室內(nèi)設(shè)備的可能。
市政電網(wǎng)對(duì)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的影響及其防護(hù)
由于電磁場(chǎng)對(duì)軌道電路的干擾，沒(méi)有權(quán)威機(jī)構(gòu)給
出防護(hù)數(shù)據(jù)，也沒(méi)有理論計(jì)算公式可用。實(shí)際測(cè)量受
諸多因素的影響，模擬故障狀態(tài)困難，因此，根據(jù)國(guó)鐵
電氣化牽引區(qū)段的電力貫通線和2．5 kV AC接觸網(wǎng)對(duì)
信號(hào)設(shè)備的電磁干擾防護(hù)策略，即電氣化區(qū)段采用避
開(kāi)工頻的25 Hz軌道電路及采用屏蔽電纜的做法，為保
證車(chē)輛段／停車(chē)場(chǎng)信號(hào)設(shè)備的安全運(yùn)行，提出以下防護(hù)
方案：市政電力架空線路與車(chē)輛段／停車(chē)場(chǎng)軌道區(qū)域的
邊緣距離大于或等于50 m；市政電力架空線路與車(chē)輛
段／停車(chē)場(chǎng)軌道區(qū)域的邊緣距離小于50 m時(shí)，采用計(jì)
軸軌道電路。
3．3室內(nèi)設(shè)備的防護(hù)
軌道交通信號(hào)設(shè)備用房包括控制中心、車(chē)站設(shè)備
室、車(chē)輛段／停車(chē)場(chǎng)設(shè)備室等。由于信號(hào)設(shè)備是行車(chē)安
全的重要設(shè)施，因此有必要分析市政電網(wǎng)的供電線路
對(duì)信號(hào)室內(nèi)設(shè)備的電磁干擾影響。
根據(jù)英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)EN 50121一：2006Railway application5-
Electromagnetic compatibility L 10j中的相關(guān)規(guī)定，當(dāng)
信號(hào)設(shè)備室內(nèi)信號(hào)設(shè)備的輸入端口由交流電源提供
時(shí)，信號(hào)設(shè)備的最大抗電磁干擾能力為100 A／m。為
保證信號(hào)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，市政供電線路對(duì)信號(hào)設(shè)備
室的最大電磁干擾允許值為100 A／m，同時(shí)還要考慮
軌道交通內(nèi)部供電線路和設(shè)備工作時(shí)對(duì)信號(hào)設(shè)備電磁
干擾的疊加。
根據(jù)公式(3)，在實(shí)際情況中，考慮到地下電力電
纜所在隧道、地鐵隧道及設(shè)備房屋的屏蔽系數(shù)，當(dāng)?shù)叵?
電力電纜或架空電線正常運(yùn)行時(shí)，3根電纜或電線均會(huì)
對(duì)地鐵信號(hào)設(shè)備室產(chǎn)生電磁干擾，而三相電纜或電線
所通過(guò)的電流幅值相等，相位依次滯后1200。當(dāng)電力
線路距信號(hào)設(shè)備室20 m以上時(shí)，3根電力電纜或電線
與地鐵信號(hào)設(shè)備室的距離基本相等，于是3根電纜或
電線對(duì)地鐵信號(hào)設(shè)備室產(chǎn)生的電磁干擾疊加后將很
小，不會(huì)影響信號(hào)設(shè)備室中各信號(hào)設(shè)備的正常運(yùn)行。
當(dāng)電力電纜或電線發(fā)生單相接地故障時(shí)，三相電流不
對(duì)稱(chēng)，故障相電流很大并起主要作用，根據(jù)工程建設(shè)經(jīng)
驗(yàn)，在相距20 m以外，也不會(huì)對(duì)地鐵信號(hào)設(shè)備室內(nèi)的
信號(hào)設(shè)備產(chǎn)生較大的電磁干擾。在今后的工程中根據(jù)
新信號(hào)設(shè)備防雷要求，地面信號(hào)設(shè)備用房設(shè)置法拉第
籠，因此對(duì)地面信號(hào)室內(nèi)設(shè)備的影響會(huì)很小。
車(chē)輛段／停車(chē)場(chǎng)的信號(hào)樓要求與電力架空線路的
距離大于或等于50 m，而且信號(hào)樓設(shè)置綜合防雷結(jié)構(gòu)，
電力線路對(duì)車(chē)輛段／停車(chē)場(chǎng)信號(hào)室內(nèi)設(shè)備的影響就很
URBAN RAPID RAIL TRANSIT 1 17
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
都市快軌交通·第29卷第3期2016年6月
小，同時(shí)由于間距較大，當(dāng)電力線路對(duì)地短路時(shí)，流經(jīng)
信號(hào)電纜或大地進(jìn)入設(shè)備室的電流也就不會(huì)燒壞信號(hào)
設(shè)備。
4結(jié)論
市政電網(wǎng)供電線路對(duì)信號(hào)系統(tǒng)的電磁干擾主要取
決于供電線路正常工作的不對(duì)稱(chēng)影響和故障暫態(tài)電流
影響，都與環(huán)境條件等因素相關(guān)，目前沒(méi)有直接的計(jì)算
公式來(lái)定量計(jì)算，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試也不能詳盡所有工況，而且
測(cè)試點(diǎn)的通用性和普遍性不夠，也沒(méi)有權(quán)威部門(mén)發(fā)布
的干擾防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，因此本文首先提出，軌道交通信號(hào)系
統(tǒng)工程設(shè)計(jì)應(yīng)考慮市政電網(wǎng)供電線路對(duì)信號(hào)設(shè)備的電
磁干擾影響，其次根據(jù)電磁學(xué)公式和建設(shè)經(jīng)驗(yàn)定性分
析，總結(jié)市政電網(wǎng)供電線路對(duì)信號(hào)系統(tǒng)電磁干擾的保
護(hù)方案。
1)信號(hào)電纜的防護(hù)。軌道交通信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備的
干線電纜與市政電力供電線路的平行長(zhǎng)度大于1 km
時(shí)，間距應(yīng)大于或等于20 m，否則考慮采用屏蔽電纜。
2)軌道電路的防護(hù)。車(chē)輛段／停車(chē)場(chǎng)與市政電網(wǎng)
架空線路的平行長(zhǎng)度大于1 km時(shí)，間距應(yīng)大于或等于
50 m，否則車(chē)輛段／停車(chē)場(chǎng)的軌道電路不能采用50 Hz
單軌條相敏軌道電路。
3)信號(hào)室內(nèi)設(shè)備的防護(hù)。軌道交通正線的信號(hào)
設(shè)備室和控制中心與市政電網(wǎng)的間距宜大于或等于
20 m，車(chē)輛段／停車(chē)場(chǎng)的信號(hào)樓與市政電網(wǎng)的架空線
路的間距宜大于或等于50 m。間距不滿足要求時(shí)，
正線地面或高架信號(hào)設(shè)備室以及車(chē)輛段／停車(chē)場(chǎng)的信
號(hào)樓應(yīng)采用法拉第籠設(shè)計(jì)。
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·Compatibility[S]．BSI，2006．
(編輯：王艷菊)
Influence and Protection of Multicipal Power
Grid on Urban Rail Transit Signal System
Wang Xiaob01 Zheng Shengquan2
(1．Zhejiang United Technology&amp;amp;Science Co．，Ltd．，Hangzhou 310051；
2．China Railway Siyuan Survey and Design Group Co．，Ltd．，Comm&amp;amp;Signal Dep．，Wuhan 430000)
Abstract：In view of compat出ility requirements on electromagnetic environment of the power supply lines of municipal power grid
and the EMC requirements on urban rail transit signaling system，the EMI impacts on the cable，tract circuit，and equipment in SER
of signaling system are analyzed qualitatively when the municipal power grid is in normal and fault working status respectively by Ushag
the theoretical equations and the related project construction experience．The integrated plan and design concept of municipal m—
frastructure construction such as power grid and rail transit，etc．is proposed．To ensure the safety of rail transit operation，theoretical
calculation and empirical data are used to f'md out the distance requirements to avoid the EMI impacts from the power supply
lines on the signaling system and EMC protection solutions．When the main cable of rail transit signaling system parallels with power
supply lines of more than lkm long，the separation distance must be more than 20m wide；otherwise，the shielding cable should be
used；when the depot／yard parallels w曲municipal power aerial line of more than l km long．the separation distance must be more
than 50m wide；otherwise，the monorail 50Hz phase’sensitive track circuit cannot be adopted；the separation distance between the
main line SER／OCC and municipal power aerial line must be more than 20m wide，and the separation distance between the SER of
depot／yard and municipal power aerial line should be more than 50m wide．
Key words：urban rail transit；municipal power grid；power supply line；signaling system；EMC；protection design
118 URBAN RAPID RAIL TRANSIT

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