關于鐵路牽引電流對信號電纜干擾的分析與應對措施的探討

黃文雄

朔黃鐵路發展有限責任公司原平分公司

1 引言

列車牽引電流主要是通過回流線和大地兩個通道實現回流，由于區間信號電纜屏蔽地線接地性能良好，還有一部分電流通過電纜屏蔽地線傳輸至室內再引入大地，測試信號機械室分線盤電纜屏蔽地線對地電流能高達20A 以上，電流的大小會根據區間列車的多少而變化，對于信號維護人員而言，不論是觸碰電纜還是斷開屏蔽連接都將是一個嚴重的安全隱患。因此，降低屏蔽地線接地電流，保護人身安全和設備安全尤為重要。

2 牽引電流回流的工作原理

鐵路供電牽引電流是從變電所輸出27.5KV 電源向接觸網送電，當列車在區間行駛時，由接觸網不間斷地為電力機車提供動力電源，回流電源通過機車輪對傳入鋼軌，以鋼軌作為牽引電流回路，大部分牽引電流經過鋼軌引接線傳入空心線圈SVA，再從空心線圈SVA 接入回流線直接回到變電所，形成第一條回流通道；由于軌道與大地之間是不絕緣的，一小部分牽引電流會通過鋼軌或空心線圈地線傳入大地，從牽引變電所下面的接地網回到所電所，形成第二條回流通道（如圖1）。

圖1 牽引電流回流通道

3 牽引電流對信號電纜干擾的分析

3.1 牽引電流進入電纜屏蔽的原因分析

區間軌道電路采用UM71無絕緣軌道電路，空心線圈SVA設在電氣絕緣中部，一方面通過吸上線與回流線相接；另一方面空心線圈又與繼電器箱電纜屏蔽地線連接后統一接入接地體（如圖2）。因此，由于空心線圈分別與吸上線和電纜屏蔽地線相接，相當于電纜屏蔽地線間接與吸上線等電位連接，成為室外牽引電流進入電纜屏蔽地線的切入點。

圖2 UM71軌道電路地線連接方式

3.2 牽引電流進入室內綜合地網的原因分析

信號設備分為室內設備和室外設備，它們是以電纜作為彼此的傳輸通道，每一個信號點的電纜都從室外設備接入到室內分線盤，信號電纜屏蔽地線連接采用的是雙端接地的方式，室內與地線連接，室內從分線盤接入綜合地網，形成了一道天然的電氣傳輸通道。由此可見，牽引電流從室外進入了室內。

3.3 室內接地電流適時變化的原因分析

由于信號電纜沿鐵路線敷設，每一處電纜屏蔽連接的地方都會埋設地線。當列車通過時，牽引電流會經由地線逆向進入電纜屏蔽層，經電纜屏蔽傳輸至室內匯流排入地。因此，區間通過列車數量越多，室內匯集的電流就越大。

3.4 室內地線對地電流較大的原因分析

信號樓采用的是綜合地網接地方式，電阻標準不大于1歐；區間每一個信號點為單獨設置地線，電阻標準為不大于10 歐。當列車通過時，由于牽引電流回流的方向與電纜的方向一致，相比而言，從電纜屏蔽地線傳輸通道的電阻小，從大地長距離傳輸通道的電阻大，因此，經信號電纜屏蔽層引入的牽引電流會更多，室內屏蔽地線對地電流就更大。

3.5 綜合地網與變電所間距設置的對比分析

牽引電流通過信號樓綜合地網接入大地，從埋設地牽引變電所下面的接地網回到變壓器，變電所與信號樓間隔越近，大地電阻越小，回流電流就越大；反之，變電所與信號樓間隔越遠，大地電阻越大，回流電流就越小。

綜上所述，牽引電流通過室外的空心線圈或大地引入電纜屏蔽地線，再通過電纜屏蔽層傳輸至室內分線盤，再經過信號綜合地網通過大地回流至變電所。因此，信號電纜屏蔽地線也就成為牽引電流的回流通道之一，形成了信號專業人身安全和設備安全的重大危險源。

4 踐行減少牽引電流干擾的應對措施

4.1 區間信號點處增設地線試驗

現場試將區間的幾個信號點增設一組地線，降低室外接地體的接地電阻值。實踐證明，現場地線電阻越小，回流通道就越暢通，引入室內分線盤的電流就越高，單根電纜屏蔽地線的電流也就越高，適得其反，室外不適合加裝地線。

4.2 試將空心線圈與屏蔽地線分開設置

從理論上分析：將區間所有空心線圈單設一組地線，與屏蔽地線分開設置（如圖3），相當于將吸上線與電纜屏蔽地線有了一定距離的大地做隔離，會發揮一定的作用。現場以一個區間作為試點，將整個區間的空心線圈單設一組地線，完全將空心線圈地線與屏蔽地線分開。實踐證明：室內電纜屏蔽對地電流有了明顯的減弱，當區間一輛列車行駛時電流約2A，兩輛列車行駛時約3A，多輛列車行駛時最高保持到10A左右，相對原始的測試數據有了明顯的降低，證明此種方法對減少牽引電流的干擾發揮一定的作用。

圖3 空心線圈地線與屏蔽地線分開設置

4.3 試將電纜屏蔽地線改成單端接地

區間電纜徑路的敷設方式分為兩種：一種是分割點的電纜，從信號樓直接敷設到分割點XB 箱，中間通過接續方式連接，這種電纜很長，在不改變接地方式的情況下，很難實現單端接地；另一種是信號點使用的站聯電纜，從信號樓開始經過區間每一個信號點，而且每一個點都引入繼電器箱內通過端子板連接，這種電纜我們可以以信號樓為基點，從室內至室外方向，每一根電纜只連接靠信號樓側的電纜屏蔽地線，另一側不接入匯流排，從根源上切斷電纜屏蔽回流通道。經過現場驗證，回流電流又有所下降，此種方法對抑制牽引電流的干擾發揮了一定的作用。

4.4 將電纜引入機械室前重新制作屏蔽連接

經過多項技術措施后仍然未能完全消除安全隱患。因此，為降低安全風險，滿足“故障-安全”的原則，在電纜引入機械室以前，電纜間（電纜井）內電纜入口處，將所有的電纜重新制作電纜屏蔽連接，每一根電纜分別將鋼帶和鋁護套各引出一根線頭，連接到匯流排上，再通過專用地線接入綜合地網。通過這種方式，可以在大電流進入機械室前，斷開回流通道，直接接入綜合地網，有效地避開了高風險處所，對保障人身安全發揮了積極的作用。

4.5 從施工設計上，減少牽引電流的干擾

信號電纜屏蔽電流主要是由于區間信號電纜屏蔽地線天然地為牽引回流提供了一條通道，我們需要考慮將這個電纜屏蔽回流通道切斷，阻止電流的傳輸：一是考慮在區間沿線敷設一條貫通地線，對電纜長距離產生的感應電可以及時地釋放出去，即使為牽引回流提供通道，那也是貫通地線帶電，而不是電纜帶電，同時也能實現站內與區間地線等電位連接，有效地保障了電纜設備的安全；二是在每一個信號點設一個電纜箱盒，在電纜箱盒內實現電纜單端接地，有效地斷開電纜屏蔽回路通道，避免產生感應電流，而且在區間電纜故障情況下，還可以實現分段排查故障點，利于電纜徑路的日常維護和故障排查。

4.6 在施工設計時，考慮信號樓與變電所的間距

大地也是牽引回流的通道之一，經過現場測試證明，信號樓與變電所越近的車站，電纜屏蔽地線對地電流就越高；反之距離越遠電流越低。因此，在施工設計階段，信號樓與變電所的選址時，應充分考慮兩者之間的距離。

4.7 從業務管理上，抑制牽引電流對電纜的干擾

機車牽引電流對電纜屏蔽地線干擾的問題，鐵路行業對電氣化區段信號電纜屏蔽層接地電流的標準，目前尚無明確的規定，專業人士雖然都在努力地解決，但還需要一定的時間，這個時候需要從制度上完善安全管理措施：一是要明確電纜屏蔽地線的檢修周期，做好不良地線的整治；二是要明確非天窗點，嚴禁斷開電纜屏蔽連接，避免人身傷害；三是要明確地線測試時，需要甩開接地體引線，準確掌控接地體運用使用狀況；四是要定期對信號電纜屏蔽地線接對電流進行測試檢查，適時監控對地電流動態。

5 結束語

綜上所述,鐵路信號電纜屏蔽接地是一項復雜的系統工程,做好系統的接地工作,一是在工程設計階段就要認真考慮,在設計時應根據實際情況采用最優方案,盡量減少牽引電流的干擾；二是在鐵路信號設備運行過程中,需要定期做好電纜屏蔽接地系統的檢測和維護工作,確保設備接地系統滿足要求；三是要通過運用行業先進接地技術，更好地保障人身安全和設備安全。