13.4.1 簡介

本節將描述單相交流電氣化鐵道牽引接觸網產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線回路組成的系統表示，實際中最好用接觸網—大地和鋼軌—大地之間的耦合表示。第3章中詳細討論了計算主要參數的基本方法。接觸網、鋼軌和大地中的電流圖見圖12.8。由于鋼軌通常會向負荷連接點以外延伸，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備和線路因經過大地和/或金屬直接接觸的阻性耦合而與回流徑路的一部分連接。發射和接收干擾的電路使用相同的導體路徑。

感應電流流進與電氣化鐵道線平行的地下金屬電纜護套和管道，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備。這個阻性耦合部分的電流大小將取決于大地和各設備之間的接觸電阻。

變電所周圍的電信電纜可能發生電位升高，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。

電纜護套與變電所的參考地電位相連接。如果短路電流Ik流經變電所的接地系統，那么就可以用第12.1節中定義的系數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，其常規值為0.05～0.3Ω。為了消除對人員和設備造成的危害，接觸網周圍，尤其是圖2.16中表示的接觸網區域中的所有金屬部件都必須與接地系統連接，使其電位與大地相等。在交流電氣化鐵道系統中，這一點是通過牽引接地系統實現的。

13.4.3 感性影響

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

對牽引接觸網周邊的導體的電感影響可以用相互平行的兩個導體—大地回路之間的感性耦合來描述。如圖13.11所示，假定受到干擾的導體位于某一鐵路區段中，該干擾源系統接觸網—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—單位長度的感應縱向電壓;

M'—單位長度的互感;

Z—負荷或短路點的有效阻抗;

I—受干擾的線路長度;

R'、L'、G'，C'—受干擾系統的特征參數;

Z1和Z2—受干擾線路的終接阻抗

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

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

為確定局部感應電壓和電流的值，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。

Zw和γ按照式 (12.16) 和式 (12.17) 計算。常數A和B是受影響線路的特征函數，取決于線路終端的接線狀態。所謂接線狀態，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。