城市軌道交通工程電磁兼容和電磁干擾問題研究

王忠君

摘 要 隨著地鐵普及，系統(tǒng)空間有限限制車站內(nèi)強弱電系統(tǒng)機房布置，強弱電設(shè)備電磁兼容問題受到關(guān)注。城市軌道交通工程體系龐大，子系統(tǒng)交互復(fù)雜，內(nèi)部變電站等對通信系統(tǒng)、子系統(tǒng)產(chǎn)生較強電磁干擾。地鐵車站建設(shè)中考慮不同設(shè)備電磁干擾水平等因素，會對各強弱電系統(tǒng)設(shè)備采取分散獨立布置，不能節(jié)約機電設(shè)備用房面積，不利于車站各方面管理。解決供電系統(tǒng)電磁兼容問題，可使電氣設(shè)備能夠和諧運行，是保證城軌交通安全的前提。

關(guān)鍵詞 城市軌道交通工程;電磁兼容;電磁干擾

公交壓力問題是目前我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中面臨的重要難題，由于大中型城市化步伐加快，車輛數(shù)目急劇上漲與有限交通資源矛盾突出，發(fā)展軌道交通成為城市建設(shè)的理想選擇。隨著城軌的普及，城市交通空間有限性問題凸顯，有限的環(huán)境資源限制強弱電系統(tǒng)機房布置，強弱電設(shè)備電磁兼容使得房間布置需要更多平面資源，得不到有效的解決會導(dǎo)致土地資源因規(guī)劃不合理造成浪費，強弱電系統(tǒng)電磁兼容，使得設(shè)備工作受到干擾限制。軌道交通工程是強弱電復(fù)雜電磁環(huán)境，存在電磁干擾問題是涉及高低壓設(shè)備運行安全及群眾生命財產(chǎn)安全的問題，研究軌道交通工程電磁干擾具有重要現(xiàn)實意義。

1EMC與騷擾問題概述

國際電工委員會對EMC定義是電氣設(shè)備在電磁環(huán)境中正常工作，不對設(shè)備，系統(tǒng)等產(chǎn)生不能承受電磁騷擾能力[1]。軌道交通處于復(fù)雜電磁環(huán)境中，應(yīng)采取措施提高敏感設(shè)備抗干擾能力，確保電氣設(shè)備安全可靠運行。EMC是在電磁環(huán)境中的電氣設(shè)備與系統(tǒng)相互不影響，按照各自預(yù)期參數(shù)工作，不對其他事物產(chǎn)生有害電磁騷擾。

EMC包含電磁環(huán)境，電磁騷擾，無用信號等。電磁干擾可能引起系統(tǒng)性能下降?？赡芤鹧b置系統(tǒng)性能下降的現(xiàn)象稱為電磁騷擾。電磁騷擾耦合到敏感設(shè)備通過傳導(dǎo)耦合，感應(yīng)耦合與輻射耦合系統(tǒng)。歐共體，CISPR標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不符合EMC設(shè)備產(chǎn)品不得進(jìn)入歐洲市場。EMC主要研究找到電磁騷擾源，對易受電磁干擾敏感設(shè)備加強抗干擾能力，找到從干擾源受害設(shè)備路徑，使其影響降到最小。

2供電系統(tǒng)EMC問題

供電系統(tǒng)EMC問題涉及多種強弱電設(shè)備，軌道交通是在電磁騷擾源環(huán)境中，自身是電磁敏感設(shè)備系統(tǒng)，如諧波等，電纜敷設(shè)等方面，具體包括諧波電流等。供電系統(tǒng)采用各種電力供電，電壓容量較大，產(chǎn)生諧波電流是最大干擾源。

經(jīng)投運實測數(shù)據(jù)表明，35kV牽引變電所電壓畸變率最大4.82%，實測超出國家標(biāo)準(zhǔn)，供電系統(tǒng)應(yīng)采用諧波治理。標(biāo)準(zhǔn)組合諧波干擾會更加嚴(yán)重，由于不平衡問題，不能完全消除干擾。19次以下諧波電流，經(jīng)常產(chǎn)生諧波振放大現(xiàn)象。如何采取措施減小電流危害是必須注意的問題[2]。

直流牽引網(wǎng)采用正極送電接觸網(wǎng)，大部分電流回流到變電所，要從走行軌道結(jié)構(gòu)中泄漏電流。走行軌道對地電位低，傳導(dǎo)耦合電磁騷擾少。應(yīng)注意走行軌道對地點位是第二個地。土建鋼結(jié)構(gòu)過渡電阻為0.37Ω，走行軌道對地點位按規(guī)定不超過90V，確保安全交流電壓≤50V，應(yīng)設(shè)置鋼軌電位點支保護(hù)器，含走行軌道地對大地電壓測量地短接開關(guān)合閘，過交流電壓測量整定值建議按剩余電流保護(hù)要求。

3軌道交通供電系統(tǒng)ECM防范措施

減少電磁騷擾可以通過金屬屏蔽與電纜敷設(shè)進(jìn)行。屏蔽加接地是消除騷擾的唯一途徑，采用金屬全屏蔽站臺門，對供電系統(tǒng)設(shè)備采取屏蔽措施，使設(shè)備電磁騷擾不向外傳播。

供電系統(tǒng)設(shè)備外殼應(yīng)采用封閉式鎧裝柜體，通風(fēng)孔采用金屬網(wǎng)覆蓋，防止電磁騷擾傳播。內(nèi)部電力采用屏蔽線纜，所有外部電力采用屏蔽線，但不進(jìn)行接地。加大電纜間距，強弱電纜分側(cè)敷設(shè)，高壓電纜在列車左側(cè)，高低壓電纜分層敷設(shè)。

提高設(shè)備抗干擾能力措施包括防雷，防止操作電壓措施，雷電對供電系統(tǒng)敏感設(shè)備，采取防雷措施。直接雷擊可以雷擊空中地下任何物體，感應(yīng)雷應(yīng)進(jìn)行等電位連接?？諘绲孛娴貐^(qū)設(shè)避雷線，牽引變電所110kV直流母線上，控制系統(tǒng)電源進(jìn)線裝低壓電涌保護(hù)器。操作電壓對供電設(shè)備傷害較多。計算操作過電壓，154kV內(nèi)部過電壓為3.5倍。最危險的常見損壞實例內(nèi)部過電壓類型是開端空載電動電壓機，線性諧振過電壓。

D類內(nèi)部過電壓是高頻震蕩，個別情況超過5倍，采用避雷器防護(hù)。中壓供電系統(tǒng)采用電阻接地系統(tǒng)，中性點采用中電流小電阻接地系統(tǒng)，可降低振蕩過電壓倍數(shù)。采用電阻接地是防止過電壓損失根本措施。對安裝大容量電容器設(shè)備的FC濾波間隔，應(yīng)四周設(shè)金屬網(wǎng)封閉，防止電流沖擊產(chǎn)生電磁騷擾，使IC電子控制系統(tǒng)正常工作。

4結(jié)束語

電磁兼容是軌道交通設(shè)計的重要工作，貫穿于軌道交通設(shè)計施工全過程，由于電磁兼容針對電氣設(shè)備，抗電磁干擾設(shè)計是工程中重要的環(huán)節(jié)。業(yè)主訂購產(chǎn)品時應(yīng)充分考慮軌道交通運行環(huán)境，考慮系統(tǒng)電磁兼容性能，合理安排電氣設(shè)備布局，全面考慮設(shè)備系統(tǒng)抗電磁干擾設(shè)計，才能保證軌道交通安全可靠運行。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫劍光，李可，劉志廉，等.城市軌道交通工程電磁兼容與電磁干擾問題的分析與探討[J].現(xiàn)代建筑電氣，2014，（S1）：8-12.

[2] 林彥凱.城市軌道交通系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計[J].建筑電氣，2007，（10）： 22-25.