13.4.1 簡介

本節(jié)將描述單相交流電氣化鐵道牽引接觸網(wǎng)產(chǎn)生的影響和干擾的基本問題。單相交流電氣化鐵道可以用兩個感性耦合導(dǎo)線回路組成的系統(tǒng)表示，實際中最好用接觸網(wǎng)—大地和鋼軌—大地之間的耦合表示。第3章中詳細(xì)討論了計算主要參數(shù)的基本方法。接觸網(wǎng)、鋼軌和大地中的電流圖見圖12.8。由于鋼軌通常會向負(fù)荷連接點以外延伸，所以電流將從鋼軌流向大地，甚至流向變電所和牽引車輛所處位置之間的區(qū)段以外。

圖13.10 因回流的阻性耦合引起的電位升高

IK—短路電流;

Uab—阻性耦合產(chǎn)生的電壓;

RE—接地極電阻

13.4.2 阻性影響

從圖13.2中可以看出，電氣化鐵道周邊的設(shè)備和線路因經(jīng)過大地和/或金屬直接接觸的阻性耦合而與回流徑路的一部分連接。發(fā)射和接收干擾的電路使用相同的導(dǎo)體路徑。

感應(yīng)電流流進(jìn)與電氣化鐵道線平行的地下金屬電纜護(hù)套和管道，除此之外，因為與回流電流的阻性耦合，將會有電流流過這些設(shè)備。這個阻性耦合部分的電流大小將取決于大地和各設(shè)備之間的接觸電阻。

變電所周圍的電信電纜可能發(fā)生電位升高，這是非常麻煩的。對于鎧裝電信電纜，這種影響可以用圖13.10電路圖來解釋。

電纜護(hù)套與變電所的參考地電位相連接。如果短路電流Ik流經(jīng)變電所的接地系統(tǒng)，那么就可以用第12.1節(jié)中定義的系數(shù)K來計算阻性耦合電壓。該電壓可以測得，等于

在上式中，RE為變電所的接地極電阻，其常規(guī)值為0.05～0.3Ω。為了消除對人員和設(shè)備造成的危害，接觸網(wǎng)周圍，尤其是圖2.16中表示的接觸網(wǎng)區(qū)域中的所有金屬部件都必須與接地系統(tǒng)連接，使其電位與大地相等。在交流電氣化鐵道系統(tǒng)中，這一點是通過牽引接地系統(tǒng)實現(xiàn)的。

13.4.3 感性影響

感性影響是由流經(jīng)接觸網(wǎng)—回流線回路的電流引起的。該電流產(chǎn)生的磁場作用在鐵路線周圍的金屬設(shè)備和電纜上。交流電氣化鐵道系統(tǒng)的工作電流，以及交流和直流系統(tǒng)中產(chǎn)生的高次諧波都會產(chǎn)生交變磁常交變磁場能夠在受到影響的設(shè)備和電纜中引起感應(yīng)電流，因而使這些設(shè)備有可能受到損壞或干擾。

對牽引接觸網(wǎng)周邊的導(dǎo)體的電感影響可以用相互平行的兩個導(dǎo)體—大地回路之間的感性耦合來描述。如圖13.11所示，假定受到干擾的導(dǎo)體位于某一鐵路區(qū)段中，該干擾源系統(tǒng)接觸網(wǎng)—鋼軌—大地的交叉影響是可以忽略的。

圖13.11 電感干擾的耦合作用

Ix—等效干擾電流;

U'1—單位長度的感應(yīng)縱向電壓;

M'—單位長度的互感;

Z—負(fù)荷或短路點的有效阻抗;

I—受干擾的線路長度;

R'、L'、G'，C'—受干擾系統(tǒng)的特征參數(shù);

Z1和Z2—受干擾線路的終接阻抗

由圖13.11可以看出，接觸網(wǎng)電流I將在受到影響的電纜中引起一個由長度決定的感應(yīng)縱向電壓(感應(yīng)縱電動勢) U'1。假定受影響的電纜長度l小于產(chǎn)生干擾的接觸網(wǎng)的長度，其單位長度的感應(yīng)縱向電壓(感應(yīng)縱電動勢) 可用下式表示

式中，M'OHL為電力牽引系統(tǒng)的導(dǎo)體—大地回路和受干擾系統(tǒng)的單位長度的互感。而且，屏蔽系數(shù)r(r<1) 表示的是流經(jīng)鋼軌，電纜鎧裝層，地線等的電流產(chǎn)生的影響，它們在相位上幾乎與接觸網(wǎng)電流反相，起著抵消干擾的作用。單位長度感應(yīng)縱向電壓 (感應(yīng)縱電動勢) 與牽引供電的頻率成正比。

為確定局部感應(yīng)電壓和電流的值，借助圖13.11中的電路可以用不同的等式來表示。在 [13.10] 中它們被稱為電報方程，其一般表達(dá)式為

式中 Zw——特性阻抗;

γ——受干擾影響的金屬線路的傳播常數(shù)。

Zw和γ按照式 (12.16) 和式 (12.17) 計算。常數(shù)A和B是受影響線路的特征函數(shù)，取決于線路終端的接線狀態(tài)。所謂接線狀態(tài)，是說明電纜終端是如何連接的。圖13.12所示為鄰近鐵路的電纜終端的典型接線狀態(tài)。