電力牽引中的通訊系統干擾
本文解釋了由用於牽引目的的電力線引起的通訊系統干擾現象。當訊號在其發射器和接收器之間的通訊通道上傳輸時,以破壞性方式修改訊號的現象被稱為通訊系統干擾。
由於電力牽引系統使用高壓電力線,這些牽引電力線產生的電磁場和靜電場會干擾附近的通訊線路,即牽引電力線會造成通訊線路干擾。
在電力牽引系統中,軌道用作電流的迴流路徑。部分電流流經軌道,其餘部分電流流經大地,如下圖所示。
流經大地的迴流電流部分會干擾附近的通訊線路。因此,為了避免通訊系統干擾,確保迴流電流流經受限路徑,即軌道。為此,交流牽引系統中使用升壓變壓器,而直流牽引系統中使用負升壓器。升壓變壓器和負升壓器降低了軌道上的電位降。
此外,透過降低軌道的電阻,也可以將回流電流限制在受限路徑內。通常,連續軌道每公里的電阻約為 0.05 Ω,但用於機械連線商業軌道的魚尾板接頭的電阻大於軌道的電阻。因此,為了降低軌道的整體電阻,接頭處補充了良好的導電連線。現代連線件是柔性的,設計儘可能短,以適應現場條件。通常,連線件固定在魚尾板下方,以防止在進行路面維修時損壞。
在單相交流牽引系統中,供電系統中存在的諧波也會造成對通訊系統的干擾。
由於牽引供電系統引起的電磁感應也會在通訊線路和訊號線路中產生干擾。在這種情況下,流經接觸線的電流在其周圍建立磁場,該磁場與附近的通訊電路耦合,並透過在電路中感應電動勢來產生干擾。
通訊系統和訊號線路中的干擾也是由於電路中的靜電感應引起的。高壓接觸線和大地之間存在電位梯度。因此,由於其位置電位梯度,會在通訊和訊號線路中產生靜電感應電動勢。
減少通訊系統干擾的方法
可以透過以下步驟來減少電力牽引中通訊系統干擾的影響:
所有通訊系統都應安裝在地下電纜中,而不是架空線路。
通訊線路和訊號線路採用鋁合金護套代替鉛護套,並使用PVC或橡膠覆蓋層以防止護套腐蝕。
使用隔離變壓器將長的通訊網路分成小的電路。
儘可能將通訊電路安裝在遠離鐵路軌道的遠方。
為了避免通訊線路與牽引電力線路的磁耦合,使用帶有回饋線的升壓變壓器。
結論
牽引電力線產生電磁場和靜電場,從而干擾附近的通訊線路和訊號線路。此外,在牽引系統中,軌道用作迴流路徑,由於軌道電阻比大地高,部分迴流電流流經大地,從而干擾通訊線路。
由於牽引電力線會造成通訊系統干擾,因此必須採取一些措施,例如增加通訊線路和電力線路之間的距離,使用帶回饋線的升壓變壓器,將長通訊線路分成較小的線路等,以減少干擾。