2006年以来,铁路既有线路相继进行了电气化改造、开通运行。但是,铁路进行电气化改造后,带高压电的接触网供电回路不仅会对通信电(光)缆线路和通信系统造成干扰,而且在铁路附近的金属与导体间或金属导体与大地间还会产生感应电压。这个干扰电压虽然功率较低,但其时间是无限的。特别是当供电系统发生接地故障时,沿电力线路会产生很大的不平衡电流,这种不平衡电流会使附近敷设的电(光)缆线路产生感应过电压,它的幅值最大时上升到数千伏。所以它不仅干扰通信设备正常工作,还会威胁到作业人员的人身安全。
随着电气化铁路大面积的运营、以及高速铁路的开行.其“高压、高处、高密度”的现场作业环境,对通信设备的稳定运行和作业人员的劳动安全提出了新的更高的要求。因此,必须对铁路电气化改造造成的影响采取防护措施。
1 电气化铁路对通信主要影响
1.1磁感应影响,即由接触网牵引电流产生的交变电磁场,通过接触网与通信电(光)缆线路之间存在的互感而产生的对于通信电(光)缆线路和通信设备的影响。
1.2电感应影响,即由接触网牵引电压的电场,通过接触网与通信电(光)缆线路之间以及通信电(光)缆线路与大地之间存在的耦合电容而产生的对与通信电(光)缆线路和通信设备的影响。
1.3地感应影响,即接触网电流通过钢轨回流时,沿钢轨通过钢轨与大地之间的漏导入地,使人地点及附近的大地电位升高。接近的通信电(光)缆线路或通信设备接地装置的电位会随之升高,从而对通信电(光)缆线路和通信设备产生的影响。
2 “接地”是通信线路通信设备防侵害的重要防护措施
铁路电气化区段的电(光)缆通信系统,一直运行在接触网强电形成的电磁场之下,其防强电除实施一般措施外,设备接地是防护措施的最为重要的一环。把设备和接地装置连接起来,称为接地。设备接地是保证设备正常工作和人身安全的重要部分,也是防强电技术的最重要环节。地线是设备的重要生命线之一,其接地电阻值大小反映了地线质量的好坏。实践中根据实测地线的接地电阻值与技术规范要求的标准电阻值的差距应采用不同的严格的方法解决和防护。目前,根据铁路通信电(光)缆和通信设备的特殊环境,接地防护主要包括以下五个方面:
2.1干线电缆区间设置屏蔽地线保护。这种方式是在干线电缆线路上每隔4km左右做一处地线(一般选在电缆接头位置).将电缆的金属护套和铠装钢带通过接地装置与大地进行电气连接。这样能使电缆护套、铠装钢带上积聚的感应电荷迅速流人大地,使它的电位接近大地的电位,从而保持干线电缆的零电位。屏蔽地线的接地电阻一般应小于4Ω.特别困难地段不大于10Ω。
2.2电缆引入室内、室外进行电气隔离。为防止干线电缆遭受强电袭击后设备遭受伤害,干线电缆在引入室内时应做绝缘气闭。在绝缘气闭接头处实现内外分离,引出地线与屏蔽地线连接。地区(站场)电缆与电气化铁路平行接近长度超过2km时,其主干电缆两端应设电缆屏蔽接地。地区(站场)电缆引入通信机械室,应进行闭气换接全塑电缆,同时将地区(站场)电缆金属护套并联,接至屏蔽地线。
2.3光缆引人机械室后,在进入ODF架前,必须要做绝缘节,使ODF架内外光缆的中心加强芯、铝铂护层、皱纹钢带铠装在结缘节套管内断开且相互绝缘,实现光缆金属部分的电气分离,防止强电流引入机械室。
2.4机械架设置保护装置。为防止干线线路遭受接触网干扰引起通信设备损伤,干线电缆线路进入通信设备前,首先要经过电化引入架的隔离变压器及保安管,电缆芯线经保安管接保护地。这样,当电缆线路遭受强电袭击时,芯线上积聚的电荷经保安管、保护地线流人大地,使通信设备得到保护。各种地区电缆接入时为防止强电引入设备,在接入时均先进入总配线架或保安器柜,其芯线经保安器接保护地,以起到防强电作用。同时,与长途电缆芯线直接连接设备的机架或机壳,应对地绝缘。
2.5通信设备设置地线保护。在中心通信站和通信设备较为集中的中间站设置工作地线、保护地线和屏蔽地线。通信设备直流电源正极、设备机体等电位体接工作地线,工作地线的接地电阻不大于1Ω;设备外壳、电化引入架保安器、总配线架保安器等接保护地线,保护地线的接地电阻不大于10欧姆;干线电缆、地区(站场)电缆等铠装钢带、金属护套接屏蔽地线,屏蔽地线的接地电阻不大于4Ω。电气化区段的电缆屏蔽地线不宜与其他地线合用,应分别设置,埋设距离应保持在20m左右。
关于接地地线的安装标准:电气化铁路通信机房内应分别安装工作地线、保护地线和屏蔽地线三种地线。地线接线排应使用带绝缘子的产品。地线排应安装在机房内不影响外观的墙壁或静电地板下,安装位置距地面0.4m、距静电地板0.2m处。地线排上端0.05m处,粘贴“xx地线”和“标准指标”标签。
3 电气化铁路作业人员的人身安全
电气化铁路区段的通信人员除必须严格执行《电气化铁路有关人员电气安全规则》等有关规定外,还应遵守:
3.1电缆芯线发生故障,需在区段内进行工作时,要把区段两端的接线盒上故障的U形插头拔掉,同时悬挂“正在作业、不要接人”字样,以防止误接危及作业人员安全。长途机械室的引入架、电缆箱、电缆盒要对地绝缘,室内的其他通信机架、设备均要接地,接地电阻符合要求。引入机械室的电缆要装有绝缘套管,保证引进长途机械室的电缆外皮与电缆线路的外皮隔离。
3.2与电缆线路直接连接的插塞均要有绝缘把手,室内与外线连接的部分要用耐压1000V以上的绝缘线,与线路导线直接的各种设备要装有外罩。绝缘变压器机械侧线圈中性点要接电缆外皮。检查上述设备时,要与外线断开,地面铺设绝缘垫或木制地板。
3.3打开地下埋设的电缆外皮或切割电缆套管之前,要将电缆两端外皮连通并临时接地,坑内要铺设干燥的橡皮绝缘垫、作业人员穿着高压绝缘靴,务必保证坑内工作人员对地有良好的绝缘,以保证安全。
3.4架空通信电缆上杆施工时,应先把电缆金属护套临时接地,接地电阻不得超过100Ω。架空通信电缆金属护套接地时,要先将一端用线夹连于地线上,然后将另一端用绝缘工具连接至架空电缆金属护套上。工作完毕时,应按照相反的步骤处理。工作人员应带绝缘手套,穿绝缘靴。处理断线故障时,要把断线区间的两端都接地后才能进行工作。
综上所述,电气化铁路区段的电磁影响,会使电气化铁路附近的通信电(光)缆线路和通信设备金属构件与大地间产生感应电压而危及设备和人身安全,因此必需对电磁影响和电磁防护课题进行深入、细致的研究,采取可靠、实用的防护措施。目前,如何防止过电压,减轻过压造成的危害,对电气化铁路造成的干扰实施有效防护,保铁路通信畅通和作业人员人身安全,这是铁路通信系统十分关注的课题。
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