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[摘要]随着铁路电力系统自动化设备的广泛应用和技术的发展，设备越来越复杂，特别是模拟电路和数字电路混合的情况日渐增多、电路的工作频率愈来愈高，电磁兼容问题越来越突出。
[关键词]铁路 电力设备 电磁兼容
中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0610017－01
一、铁路电力系统主要电磁干扰源
（一）自然干扰源。自然干扰源是指由于大自然现象所造成的各种电磁噪声。雷电是最常见的电磁干扰源。雷电的强电磁脉冲干扰不仅可能通过电源线、输入输出线以及接地装置侵入系统，而且强脉冲电磁场会产生强大的感应过电压而严重干扰甚至损坏系统设备 [1]。
（二）放电现象。放电现象包括，静电放电、电晕放电、弧光放电等。其中，静电放电属于瞬态放电，电晕放电、弧光放电属于持续放电。铁路电力系统中，弧光放电更为常见，引起的电磁干扰强度也最大。
（三）半导体器件开关过程引起的干扰。整流器件开关过程中，都存在着高的di/dt，它们通过线路或元器件的引线电感引起瞬态电磁噪声。其频率可高达几十千赫兹至几百千赫兹乃至几兆赫兹，成为不可忽视的噪声源[2]。
二、电磁干扰传播途径
上述各种干扰主要是通过输入输出线、电源线、通道线、设备屏蔽壳以及接地网络等传播给系统的。干扰源把噪声能量耦合到被干扰的对象有两种方式：传导方式和辐射方式，如图1所示[3]。
（一）传导耦合：传导耦合是指电磁噪声的能量在电路中以电压或电流的形式，通过导线或其它元件耦合至被干扰设备。根据耦合特点，传导耦合可分为直接传导耦合和公共阻抗传导耦合。
（二）辐射耦合：辐射耦合是指干扰以电磁场能量的形式，通过空间辐射传播，耦合到被干扰设备电路。辐射耦合可分为远场耦合和近场耦合两种情况。其中，近场耦合是电力远动系统的主要辐射耦合干扰方式。
三、铁路电力系统抑制电磁干扰的措施
（一）屏蔽：电磁屏蔽是以金属隔离的原理来控制电磁干扰由一个区域向另一个区域感应和辐射传播的方法。电磁屏蔽按其屏蔽原理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽及电磁场屏蔽。电场屏蔽要求屏蔽材料必须有良好的导电率，如铜、铝、银等。磁场屏蔽分为低频磁屏蔽和高频磁屏蔽。低频磁屏蔽是利用高导磁率的铁磁材料(如铁、镍铁合金、坡莫合金等)构成磁力线的低磁阻通路，使大部分磁场“包封”在屏蔽体内，从而起到磁隔离作用。高频磁屏蔽是利用屏蔽体产生的涡流反磁场，抵消干扰磁场，从而实现磁屏蔽，要求采用铜、铝等高导电率的材料。电磁场屏蔽也要求采用高导电率的材料，如铜、铝等。
（二）接地：接地系统必须达到以下要求。保证接地系统具有很低的公共阻抗，使系统中各路电流，通过该公共阻抗产生的直接传导噪声电压最小。在有高频电流的场合，保证“信号地”对“大地”有较低的共模电压，使通过“信号地”产生的辐射噪声最低。保证地线与信号线构成的电流回路具有最小的面积，避免由地线构成“地回路”，使外界干扰磁场穿过该回路产生的差模干扰电压最小，同时，也避免地电位差通过地回路引起过大的地电流，造成传导干扰。
（三）滤波：通过屏蔽、接地抗干扰措施，虽然可以有效抑制电磁干扰。但有时电磁干扰的电平可能仍旧高于标准允许的电平。此时，对于传导干扰，滤波是十分有效的方法。干扰滤波器设计时需要注意以下几点：(1)干扰滤波器通常需要处理和承受相当大的无功电流和无功电压，这就要求它具有足够大的无功功率容量。(2)由于干扰信号的电压、电流频率是在一个范围内变化，有时滤波器还是不得不在失配状态下运行，因此必须考虑其失配特性，保证在0.15～30MHz范围内，能得到足够好的滤波特性。(3)假如干扰滤波器与端阻抗严重失配，可能使滤波器对某一频率产生谐振。若干扰滤波器本身缺乏良好的屏蔽或接地不当，还可能给电路引进新的噪声。特别是用于电源中的干扰滤波器，由于它流过较大的功率，上述不正确使用造成的后果可能会十分严重。(4)干扰滤波器用于抑制干扰的同时，也会对有用信号带来一定的畸变。所以使用干扰滤波器必须十分慎重，不可滥用。
（四）其它措施：铁路电力系统综合监控设备都安装在高压室的开关柜上，各种信号通过通信电缆进行传送。因此电缆很容易受到电磁场干扰。在进行设计时，可以将综合监控设备在主控室集中组屏，这样可以减少各种干扰源（包括温度）对装置的影响，改善设备的运行环境。
变电所二次回路布线时，应减少互感耦合，避免干扰侵入。控制电缆尽可能离开高压母线，并尽可能减少平行布设长度。避雷器和避雷针的接地点、电容式电压互感器等都是高频暂态电流的入地点，控制电缆也应尽可能离开它们，以便减少感应耦合。
具体的措施主要包括以下几点：(1)使用容量适合的电源隔离变压器。供电电源通过隔离变压器后再供给系统220V电源，系统与电网只有磁的耦合，无电的直接联系，实现电的隔离，增强系统对电网的抗干扰能力。(2)开关量、模拟量的输入输出及系统对外通讯口要采用光电耦合器或隔离变压器，采用光纤通信，以加强接口的隔离度，提高信号传输的可靠性。(3)综合监控设备的安装就位尽量远离大电流、高电压工作的电气设备，减少静电感应和电磁感应。(4)敷设电缆时要注意不同类型的电缆不要混扎在一起。小信号电缆、控制电缆、低压电源线应与高压线尽量分开敷设，避免强信号对弱信号的干扰。
四、结束语
随着铁路电力系统自动化设备的广泛应用和技术的发展，设备越来越复杂，特别是模拟电路和数字电路混合的情况日渐增多、电路的工作频率愈来愈高，电磁兼容问题越来越突出。铁路电力远动系统的电磁兼容问题不是简单的将各项抑制措施堆砌在一起，而是一项要求高、难度大的系统工程，涉及多方面的因素。因此在铁路电力远动系统的电磁兼容设计过程中要从现场实际出发，根据铁路电力远动系统运行的特点，针对设备的安装地点、用途的不同，合理的选择抗干扰措施，提高设备的稳定性和可靠性。
参考文献：
[1]钱照明、程肇基著，电力电子系统电磁兼容设计基础及干扰抑制技术[M].浙江大学出版社，2000年:9－31.
[2]赖祖武著，电磁干扰防护与电磁兼容[M].原子能出版社，1993:34－40.
[3]路宏敏著，工程电磁兼容[M].西安电子科技大学出版社，1998:54－59.
[4]钱清泉著，电气化铁道远动监控技术[M].中国铁道出版社，2000:1－5.
[关键词]铁路 电力设备 电磁兼容
中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0610017－01
一、铁路电力系统主要电磁干扰源
（一）自然干扰源。自然干扰源是指由于大自然现象所造成的各种电磁噪声。雷电是最常见的电磁干扰源。雷电的强电磁脉冲干扰不仅可能通过电源线、输入输出线以及接地装置侵入系统，而且强脉冲电磁场会产生强大的感应过电压而严重干扰甚至损坏系统设备 [1]。
（二）放电现象。放电现象包括，静电放电、电晕放电、弧光放电等。其中，静电放电属于瞬态放电，电晕放电、弧光放电属于持续放电。铁路电力系统中，弧光放电更为常见，引起的电磁干扰强度也最大。
（三）半导体器件开关过程引起的干扰。整流器件开关过程中，都存在着高的di/dt，它们通过线路或元器件的引线电感引起瞬态电磁噪声。其频率可高达几十千赫兹至几百千赫兹乃至几兆赫兹，成为不可忽视的噪声源[2]。
二、电磁干扰传播途径
上述各种干扰主要是通过输入输出线、电源线、通道线、设备屏蔽壳以及接地网络等传播给系统的。干扰源把噪声能量耦合到被干扰的对象有两种方式：传导方式和辐射方式，如图1所示[3]。
（一）传导耦合：传导耦合是指电磁噪声的能量在电路中以电压或电流的形式，通过导线或其它元件耦合至被干扰设备。根据耦合特点，传导耦合可分为直接传导耦合和公共阻抗传导耦合。
（二）辐射耦合：辐射耦合是指干扰以电磁场能量的形式，通过空间辐射传播，耦合到被干扰设备电路。辐射耦合可分为远场耦合和近场耦合两种情况。其中，近场耦合是电力远动系统的主要辐射耦合干扰方式。
三、铁路电力系统抑制电磁干扰的措施
（一）屏蔽：电磁屏蔽是以金属隔离的原理来控制电磁干扰由一个区域向另一个区域感应和辐射传播的方法。电磁屏蔽按其屏蔽原理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽及电磁场屏蔽。电场屏蔽要求屏蔽材料必须有良好的导电率，如铜、铝、银等。磁场屏蔽分为低频磁屏蔽和高频磁屏蔽。低频磁屏蔽是利用高导磁率的铁磁材料(如铁、镍铁合金、坡莫合金等)构成磁力线的低磁阻通路，使大部分磁场“包封”在屏蔽体内，从而起到磁隔离作用。高频磁屏蔽是利用屏蔽体产生的涡流反磁场，抵消干扰磁场，从而实现磁屏蔽，要求采用铜、铝等高导电率的材料。电磁场屏蔽也要求采用高导电率的材料，如铜、铝等。
（二）接地：接地系统必须达到以下要求。保证接地系统具有很低的公共阻抗，使系统中各路电流，通过该公共阻抗产生的直接传导噪声电压最小。在有高频电流的场合，保证“信号地”对“大地”有较低的共模电压，使通过“信号地”产生的辐射噪声最低。保证地线与信号线构成的电流回路具有最小的面积，避免由地线构成“地回路”，使外界干扰磁场穿过该回路产生的差模干扰电压最小，同时，也避免地电位差通过地回路引起过大的地电流，造成传导干扰。
（三）滤波：通过屏蔽、接地抗干扰措施，虽然可以有效抑制电磁干扰。但有时电磁干扰的电平可能仍旧高于标准允许的电平。此时，对于传导干扰，滤波是十分有效的方法。干扰滤波器设计时需要注意以下几点：(1)干扰滤波器通常需要处理和承受相当大的无功电流和无功电压，这就要求它具有足够大的无功功率容量。(2)由于干扰信号的电压、电流频率是在一个范围内变化，有时滤波器还是不得不在失配状态下运行，因此必须考虑其失配特性，保证在0.15～30MHz范围内，能得到足够好的滤波特性。(3)假如干扰滤波器与端阻抗严重失配，可能使滤波器对某一频率产生谐振。若干扰滤波器本身缺乏良好的屏蔽或接地不当，还可能给电路引进新的噪声。特别是用于电源中的干扰滤波器，由于它流过较大的功率，上述不正确使用造成的后果可能会十分严重。(4)干扰滤波器用于抑制干扰的同时，也会对有用信号带来一定的畸变。所以使用干扰滤波器必须十分慎重，不可滥用。
（四）其它措施：铁路电力系统综合监控设备都安装在高压室的开关柜上，各种信号通过通信电缆进行传送。因此电缆很容易受到电磁场干扰。在进行设计时，可以将综合监控设备在主控室集中组屏，这样可以减少各种干扰源（包括温度）对装置的影响，改善设备的运行环境。
变电所二次回路布线时，应减少互感耦合，避免干扰侵入。控制电缆尽可能离开高压母线，并尽可能减少平行布设长度。避雷器和避雷针的接地点、电容式电压互感器等都是高频暂态电流的入地点，控制电缆也应尽可能离开它们，以便减少感应耦合。
具体的措施主要包括以下几点：(1)使用容量适合的电源隔离变压器。供电电源通过隔离变压器后再供给系统220V电源，系统与电网只有磁的耦合，无电的直接联系，实现电的隔离，增强系统对电网的抗干扰能力。(2)开关量、模拟量的输入输出及系统对外通讯口要采用光电耦合器或隔离变压器，采用光纤通信，以加强接口的隔离度，提高信号传输的可靠性。(3)综合监控设备的安装就位尽量远离大电流、高电压工作的电气设备，减少静电感应和电磁感应。(4)敷设电缆时要注意不同类型的电缆不要混扎在一起。小信号电缆、控制电缆、低压电源线应与高压线尽量分开敷设，避免强信号对弱信号的干扰。
四、结束语
随着铁路电力系统自动化设备的广泛应用和技术的发展，设备越来越复杂，特别是模拟电路和数字电路混合的情况日渐增多、电路的工作频率愈来愈高，电磁兼容问题越来越突出。铁路电力远动系统的电磁兼容问题不是简单的将各项抑制措施堆砌在一起，而是一项要求高、难度大的系统工程，涉及多方面的因素。因此在铁路电力远动系统的电磁兼容设计过程中要从现场实际出发，根据铁路电力远动系统运行的特点，针对设备的安装地点、用途的不同，合理的选择抗干扰措施，提高设备的稳定性和可靠性。
参考文献：
[1]钱照明、程肇基著，电力电子系统电磁兼容设计基础及干扰抑制技术[M].浙江大学出版社，2000年:9－31.
[2]赖祖武著，电磁干扰防护与电磁兼容[M].原子能出版社，1993:34－40.
[3]路宏敏著，工程电磁兼容[M].西安电子科技大学出版社，1998:54－59.
[4]钱清泉著，电气化铁道远动监控技术[M].中国铁道出版社，2000:1－5.