探討鐵路電氣化改造影響下的通信光纜防護工作

胡長冰

摘要：電氣化鐵路有著速度快、節(jié)能好、成本低、運輸能力強等優(yōu)點。隨著我國鐵路建設(shè)的推進，鐵路電氣化也成為了我國近年來重點的建設(shè)項目，得到了很大的發(fā)展。鐵路在經(jīng)過電氣化改造之后，有可能對附近的光纜等產(chǎn)生一定的電磁干擾，從而可能引發(fā)相應(yīng)的危險，對于線路的正常運行以及工作人員的安全都帶來了極大的挑戰(zhàn)。在本文中，將就鐵路電氣化改造影響下的通信光纜防護工作進行一定的分析與探討。

關(guān)鍵詞：鐵路電氣化改造 通信光纜 防護

1 概述

電氣化鐵路有著運輸能力強、節(jié)能環(huán)保、速度快、成本低等優(yōu)點，而受到了我國目前鐵路建設(shè)的很大重視。尤其是對于一些干線鐵路以及有較長隧道、陡坡等地區(qū)進行鐵路電氣化，無論是在經(jīng)濟效益方面還是專業(yè)技術(shù)上都有著很好的優(yōu)越性。而對鐵路電氣化的改造進行加快，也正是我國目前能源結(jié)構(gòu)進行調(diào)整的需求。鐵路電氣化同以往相比而言，其較為注重集群效益，即形成網(wǎng)絡(luò)化、規(guī)模化，從而對整體的運輸能力進行增強。同時，由于鐵路在牽引過程中使用的電氣化造成在投入運行之后有著對沿線光纜產(chǎn)生干擾的特點，就使得其存在一定隱患，如果超過了規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，將會對傳輸質(zhì)量帶來較為嚴重的影響，甚至有可能會對工作人員的安全造成威脅。而為了對這種可能出現(xiàn)的電磁影響進行防護，就必須有針對性的采取相應(yīng)的措施。

2 牽引供電系統(tǒng)以及電磁影響

將電能從電網(wǎng)傳動到電車的電力裝置也就是電氣化牽引供電系統(tǒng)中，其主要由接觸網(wǎng)以及牽引變電所兩部分所組成，對于牽引變電所來說，其將電力系統(tǒng)的輸電電壓從110kV降至27.5kV，并經(jīng)過電線為媒介將電能傳送到接觸網(wǎng)上。之后，再由其沿著鐵路上空架設(shè)設(shè)備，使電車從其中獲取電能來保證電車的正常行駛。在牽引變電所地點設(shè)置中，其四周的接觸網(wǎng)設(shè)置有分相絕緣裝置，并且在其兩側(cè)變電所之間都會專門設(shè)置相應(yīng)的分區(qū)亭。由于牽引供電回路中的電流以及電壓所產(chǎn)生的電磁作用，就會使得其軌道附近的金屬導(dǎo)體以及地面間都會產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電流，對相關(guān)社會以及人的安全都會造成威脅。而在這電磁影響中，主要有容性耦合、感性耦合以及阻性耦合幾種方式。

2.1 容性耦合影響。容性耦合也稱作靜電影響，它是由電氣化鐵路同接觸網(wǎng)進行工作的過程中存在的電壓產(chǎn)生的電場引起。當(dāng)工作人員同電場作用下通信光纜進行解除時，這種靜電電壓就會通過人體而形成相應(yīng)的靜電電流。而當(dāng)這種電流的值超出一定范圍時，就會對人體產(chǎn)生安全危害。這種容性耦合的程度同接觸網(wǎng)電壓以及接觸網(wǎng)同附近線路的距離以及長度有著密切的關(guān)系。

2.2 感性耦合影響。感性耦合也成為磁影響，它是當(dāng)電氣化鐵路同電路導(dǎo)線電流發(fā)生牽引時，由于在其周圍形成磁場而出現(xiàn)。這種磁力線會對附近的光纜線路發(fā)生切割，并在相應(yīng)的光纜中產(chǎn)生感應(yīng)電流。也可以說接觸網(wǎng)同電纜之間就有著一定的互感，并且這兩者在經(jīng)過耦合之后在光纜中匯成了感應(yīng)電動勢。

2.3 阻性耦合影響。阻性耦合也稱作入地電流影響。在電氣化鐵路中，其供電系統(tǒng)通常都是由接觸網(wǎng)作為電流曲線，并以軌道以及地面為兩端產(chǎn)生相應(yīng)的電流單向供電線路。當(dāng)接觸網(wǎng)中的電流經(jīng)過鋼軌時，就會出現(xiàn)一股較大的電流并沿著軌道進入地面。而當(dāng)發(fā)電廠、電站中的地線網(wǎng)或者電力桿塔的接地裝置同光纜線路之間的距離過近時，就應(yīng)當(dāng)對在強電作用下的設(shè)備在正常工作以及發(fā)生故障的狀態(tài)中由地電位同光纜金屬構(gòu)件中可能出現(xiàn)的危險情況進行考慮。

3 電磁影響限值

根據(jù)電氣化鐵路的相關(guān)電磁機理，我們可以知道，電氣化鐵路接觸網(wǎng)無論是在其常常運行還是出現(xiàn)故障的情況下，都會出現(xiàn)相應(yīng)的干擾影響以及危險影響。

對于危險影響容許值來說，應(yīng)當(dāng)主要從以下兩個方面對其進行考慮：第一，當(dāng)人體同存有電磁危險影響電壓的導(dǎo)線進行接觸時，其產(chǎn)生的電流就會通過人體并對人身產(chǎn)生一定的危害。第二，當(dāng)通信光纜由于絕緣擊穿而發(fā)生損壞時，就應(yīng)當(dāng)對交流電氣化接觸網(wǎng)的兩種運行狀態(tài)：即正常運行以及發(fā)生故障兩種狀態(tài)進行考慮。當(dāng)電氣化鐵路處于正常運行時，如果有人體對其附近的通信光纜部件進行解除，其由電感產(chǎn)生的電流在人體經(jīng)過的容許值為15mA。而當(dāng)電氣化鐵路接觸網(wǎng)處于正常工作時，光纜中縱電動勢的允許值則為60V。

對于電氣化鐵路對電纜所造成的電磁影響來說，主要以地電位以及縱電動勢等結(jié)果來對其進行表示。而在縱電動勢計算的過程中，則與電氣化鐵路接觸網(wǎng)的電流頻率、接觸網(wǎng)同電纜之間的互感系數(shù)以及平行長度等參數(shù)有著密切的關(guān)系。其中，接觸網(wǎng)同光纜之間的互感系數(shù)是較為重要的一個參數(shù)，其同地面導(dǎo)電率、兩者間的位置以及電流角頻率等參數(shù)有著密切的聯(lián)系。當(dāng)?shù)孛鎸?dǎo)電率以及兩者距離越小時，互感系數(shù)就越大。而對于計算出的曲線則能夠?qū)﹄姎饣F路以及光纜線路后續(xù)的規(guī)劃情況有著重要的指導(dǎo)意義。

4 鐵路電氣化對通信光纜產(chǎn)生影響的防護措施

電氣化鐵路對通信光纜線路所產(chǎn)生的電磁影響應(yīng)當(dāng)根據(jù)其環(huán)境以及性質(zhì)的不同而采取相應(yīng)的防護措施。對于交流電氣化鐵路來說，其對于通信光纜所造成影響的防護辦法主要有兩種：一種是在供電系統(tǒng)中使用一定抑制影響的措施。另一種則是在通信光纜方面使用能夠?qū)ζ洚a(chǎn)生的影響進行降低的措施。對通信光纜進行防護而言，其能夠采取的措施也主要分為改造以及遷移的方式，所謂遷移就是對受到影響的光纜線路進行遷改，使線路盡可能的同電氣化鐵路產(chǎn)生影響的范圍保持一定的距離。但是這種方式的缺點就是施工周期長，且需要的成本很高，所以在通常的防護工作中不是最理想的措施。而改造則是對相應(yīng)受到電氣化影響的光纜所處的環(huán)境以及結(jié)構(gòu)進行適當(dāng)?shù)母纳疲瑥亩蛊涫艿降碾姎庥绊懙陀谙鄳?yīng)標(biāo)準(zhǔn)的最大值。

當(dāng)通信光纜同電氣化鐵路之間的距離過近時，并且經(jīng)過相關(guān)的儀器測量及測算出的數(shù)據(jù)顯示出其所受到的電磁影響已經(jīng)超過規(guī)定的值，就應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)場實際受到影響的程度而采取相應(yīng)的防護措施：

4.1 可以通過對電氣化鐵路同通信光纜之間增加距離的方式來減少影響，并將同鐵路位置重疊、平行的部分光纜一起以遷移的方式轉(zhuǎn)移到無影響或者影響程度較低的區(qū)域。

4.2 對于已經(jīng)上跨鐵路的部分光纜而言，則應(yīng)當(dāng)將其改造為管道或者直埋的方式，并在橋下、涵洞以及隧道頂端等位置進行過軌。而對于同鐵路進行交叉位置已經(jīng)存在的直埋光纜，就應(yīng)當(dāng)在對路基進行施工的過程中對其做好相應(yīng)的鋼板以及鋼管保護。這里需要保證的是此處的通信光纜必須有著較好的絕緣性能，并且盡可能的避免在場、段、站內(nèi)進行直埋過軌處理。

4.3 對通信光纜線路以設(shè)置屏蔽線、加裝金屬套并接地的方式使其受到的電磁干擾進行減小。并在對光纜進行架空的金屬吊線處盡可能的多增加基礎(chǔ)接地位置。

4.4 對具有金屬構(gòu)件的線路來說，應(yīng)當(dāng)在光纜的接頭處以及光纜的金屬部分不再作電氣連通，以此來將磁感應(yīng)縱電動勢的累計段長度進行有效的縮短。

4.5 如果因為當(dāng)?shù)氐牡匦蜗拗迫缤ǖ肋^于狹窄等則可以將對段落造成影響的普通光纜改造為非金屬光纜，并在敷設(shè)的過程中盡可能的使用架空或者管道的方式進行敷設(shè)。

5 結(jié)束語

總的來說，電氣化鐵路運行過程中所產(chǎn)生的電磁影響會同附近的光纜線路部件以及地面產(chǎn)生電壓，從而對相關(guān)設(shè)備以及工作人員的安全帶來一定的威脅。這就需要我們對此問題起到足夠的重視，并對其進行更進一步的分析研究，從而采取有針對性的防護措施對鐵路電氣化的正常運行做出保障。

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