電氣化區段通信電纜電磁干擾及解決案例

陳家斌

（中國鐵路南寧局集團有限公司南寧電務段，廣西南寧 533003）

0 引言

南昆鐵路是20 世紀90 年代設計、建設的西南大動脈，東起南寧，西至昆明，北接紅果，全長898 km，為國家I 級干線電氣化鐵路。我國電氣化鐵道采用單相工頻交流供電，采用接觸網—鋼軌（大地）方式，屬于不平衡供電系統，這種不平衡供電回路在其周圍空間產生電場和磁場，對附近通信電纜會產生電磁危害影響和雜音干擾影響。因此，電氣化鐵路區段的通信電纜電磁干擾防護整治和維修一直是通信設備維護工作的重中之重。

1 電氣化鐵路對通信電纜的主要電磁干擾

1.1 磁感應影響

由接觸網牽引電流產生的交變電磁場，通過接觸網與通信電纜線路之間存在的互感，對通信電纜線路和通信設備產生影響。

1.2 電感應影響

由接觸網牽引電壓的電場，通過接觸網與通信電纜線路之間，以及通信電纜線路與大地之間存在的耦合電容，對通信電纜線路和通信設備產生影響。

1.3 地感應影響

接觸網電流通過鋼軌回流時，沿鋼軌通過鋼軌與大地之間的漏導入地，使入地點及附近的大地電位升高。接近的通信電纜線路或通信設備接地裝置的電位會隨之升高，從而對通信電纜線路和通信設備產生影響。

2 南昆線區間電纜運用情況

2.1 區間通信電纜現狀

南昆線主要通信線路為7×4 干線電纜和8 芯單模光纜，因南昆線隧道和橋梁較多的特殊地理環境，光電纜沿鐵路敷設時，較多直埋于鄰近軌道的石渣或土質內。而區間內布放的地區光電纜主要與干線光電纜同徑路，以便于維護管理。

2.2 區間通信電纜承載業務情況

電纜主要承載了區間通話柱內相關業務（區間自動電話、區間應急搶險、東西清掃房電話），以及以電纜為傳輸媒介的站間閉塞業務、區間無線通信業務、錄音儀電話等。其中，區間無線通信業務主要是利用7×4 電纜的3 組進行區間無線中繼器的遠供電源和數據信號傳輸，在山體遮擋、隧道彎曲等特殊地理環境下，采用漏泄電纜延長無線傳輸距離。

2.3 南昆線區間電纜運用存在的主要問題

南昆線貨列尾系統于2015 年啟用，采用北京中鐵公司與昆明局集團公司科研所共同研發的400 M 數字列尾系統。除了平原地帶實現機車與尾部主機建立聯系實現風壓查詢外，在山區和隧道區段，還利用了450 M 無線列調系統的車站電臺以及區間中繼設備，通過轉信功能實現列尾風壓查詢。自此，無線中繼器的正常工作與否，不僅關系到車機聯控、工機聯控能否正常進行，更直接關系到列車風壓查詢能否成功。該線區間中繼器的正常運行在保障列車運行安全方面顯得更加重要。

但是，因受電氣化鐵路的電磁干擾和通信線路老化影響，該線大部分區間通信電纜芯線均出現了對地電壓。特別是該線的石頭寨至冊亨和冊亨至尾芽區間，芯線對地電壓在區間無列車運行時長時間維持在80 V 左右，最高達100 V，在區間有列車經過時，長時間維持在120 V 左右，最高可達140 V。芯線出現對地電壓，致使區間無線中繼器中繼盤背板U3 芯片、耦合板大電容、遠供電源板功率電阻及電容等精密元器件被擊穿，在隧道內外中繼器無法實現轉信功能，嚴重影響到了設備的正常使用。此外，因受電磁干擾影響，區間應急搶險電話也出現存在雜音、甚至無法撥號等問題，存在嚴重的安全隱患。

圖1 現場既有地線及新增地線

3 區間通信電纜干擾防護排查及整治措施

3.1 排查重點

對照電氣化區段防干擾措施，逐項對石頭寨至冊亨和冊亨至尾芽區間電纜各個重點部位進行了排查。

（1）排查區間電纜屏蔽地線、機房電纜屏蔽地線及引入線焊接工藝是否符合規范要求。

（2）排查區間地線設置距離、位置是否合理及地線阻值是否符合標準。

（3）排查是否存在新建接觸網回流地線、饋電線地線等接地系統與通信電纜交叉從而導致電磁干擾影響加重的情況。

（4）排查區間電纜橋槽、隧道內電纜槽道和電纜引上、引下部位是否出現電纜外皮或電纜屏蔽層破損從而影響電纜屏蔽性能的情況。

3.2 排查發現問題

通過對排查情況進行綜合分析，石頭寨至冊亨和冊亨至尾芽區間電纜防電氣化干擾方面主要存在3 個方面的問題。

（1）電纜屏蔽地線焊接工藝不符合規范。在排查過程中發現，冊亨站機房兩端區間引入機房的電纜絕緣節屏蔽地線焊接不良，具體表現為屏蔽地線與電纜鋁護套接觸不良，石頭寨至冊亨和冊亨至尾芽區間共有4 地線屏蔽連接線安裝不規范，地線只連接了干纜鎧帶，與電纜鋁護套未焊接。

（2）屏蔽地線阻值不理想。《鐵路通信維護規則》規定，受電氣化鐵路影響的通信電纜，其金屬護套應設屏蔽接地，長途電纜接地間距不宜大于4 km，在電氣化區段的長途電纜、地區電纜屏蔽地線的接地電阻值應不大于1 Ω。但由于南昆線為典型的山區鐵路，地質均為石質山體，大部分區段的長途電纜屏蔽地線的接地電阻值難以達到1 Ω 以下。以冊亨至石頭寨K383+800 至K393+670 區段為例，該區段共設置5 根地線，屏蔽地線接地電阻值最小的僅達到1.6 Ω，其余地線接地電阻值均在4 Ω 以上。

（3）引上支纜末端未做絕緣處理。排查還發現，從干纜引上區間通話柱和區間無線中繼器的支纜末端在通話柱內或中繼器內未對備用芯線進行絕緣包裹，存在觸碰通話柱頭或中繼器設備外殼，從而將感應電壓引入干纜芯線的可能。

3.3 防干擾整治措施

（1）重新焊接電纜屏蔽地線。組織人員對冊亨機房及兩端區間的屏蔽地線進行重新焊接，即將屏蔽地線與電纜鋼帶、鋁護套均焊接良好，改善電纜的泄流條件。現場掛表監測數據顯示，對屏蔽地線進行整治后，區間無列車運行時，電纜芯線對地電壓穩定在10 V 以下，區間有列車運行時，芯線對地電壓穩定在10～20 V 之間，比未整治前的芯線對地電壓大幅減少，區間無線設備、區間電話等設備運用正常。

（2）增加電纜屏蔽地線。根據現場地形情況在K384+580、K386+730、K389+650 處增加了3 根地線（圖1），將地線與干纜屏蔽層和鋁護套之間可靠連接，彌補接地電阻值過大的缺陷，進一步增強電纜區間感應電泄流能力。

（3）對引上支纜末端的芯線進行絕緣處理。安排當地車間對通話柱、中繼器內的裸露備用芯線進行了絕緣包裹處理，消除通過設備外殼、支纜芯線將感應電壓帶入干纜的隱患。

4 結束語

針對電氣化鐵路區間電纜屏蔽層和芯線帶電情況，通過對照《鐵路通信維護規則》等資料進行一系列的排查和整治，大大降低了電氣化區段電纜芯線對地電壓，保證了電氣化區段通信設備的正常使用，消除安全隱患，確保列車正常開行，為今后電氣化區段通信電纜電磁防護提供了技術參考和經驗。