第9讲 接触网的电磁兼容与电气计算

从事高频工作后的白细胞总量
一个月 三个月 半年后 一年后 2700 4000
助教
助教 实验员
男
女 女
28
26 38
6200
6500 6000
2700
2200 2700
注：数据来源于高攸纲编著《电磁兼容总论》。
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第4讲
9.3
9.3.4 我国相关标准
电气化铁路的电磁兼容
电磁兼容的基本概念
1979年、1985年、1988年、1989年先后多次制定和修订了一系列相关标准
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第9讲
9.3
电气化铁路的电磁兼容
9.3.5 电气化铁道对人体的影响
关于工频强电场对人体影响的机理，现有 观点不太完全一致。（奶牛的故事） 德国、俄罗斯、西班牙、日本等国多数文 献均认为工频强电场对人体有明显的不利影响， 而欧美某些国家则认为工频电站周围电磁污染 严重，但线网附近环境污染较轻。 俄罗斯卫生部还是规定： 在强电场工作下的工作人员所能承受的容 许标准为5000V/m。 根据德国DIN VDE0228标准，50Hz单相交 流电气化铁道的影响范围在城市为500m,其他 地区为2000m。一般而言，25kV交流电气化铁 路的最大电场在2.7kV/m以下，对人体不会有 影响；短时间内形成的磁场强度最大在80A/m 以下，对人体不会有影响。
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第9讲
9.3
9.3.3 电磁干扰的危害
1 对电子设备的危害
电气化铁路的电磁兼容
电磁兼容的基本概念
强电磁干扰：电子设备PN结快速升温，直接影响设备的正常工作，使信息失误，控 制失灵，引发各种事故。军事上：电子战、系统瘫痪、武器自爆；
电磁脉冲核爆： (50~100kV/m) 三无世界
(1)
(2) (3)
工频干扰(50Hz)，包括电力牵引系统和输配电系统，波长在6000km左右；
甚低频干扰，频谱在30kHz以下，波长大于10km； 载频干扰，频谱在10~300kHz，波长大于1km； 高压输电谐波干扰、交流电气铁道的谐波干扰均在此范围之内
(4)
射频、视频干扰，频谱在300kHz~300MHz，波长在1~ 1000m之间；
电子医疗设备、输电线电晕放电、高压设备和电力牵引系统的火花放电、内燃机、 电动机、家用电器、照明电器等产生的干扰均在此范围之内； 微波干扰，频谱在300MHz~300GHz，波长在1mm~1m之间；
(5) (6)
包括特高频、超高频、极高频干扰。
雷电及核电磁脉冲干扰，由吉赫直至接近直流，范围很宽。
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三种。前两种分别由牵引网的电压
和牵引电流引起，而阻性藕合干扰 是由于牵引电流流过钢轨一大地回 路时,使大地的不同地点出现不同 的电位所引起。
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第9讲
9.5
9.5.2 基本概念
1 危险影响
电气化铁路的电磁兼容
三大干扰的经典计算理论
工频基波电压和电流对处于影响范围内的金属体或通信线路产生的电磁影响。 2 干扰影响 牵引谐波电流对通信线路产生的杂音干扰，在音频范围内对通信设备的正常运行线 路造成妨碍。 3 平行接近与斜接近 当通信线路进入电气化铁路影响范围内，计算其所受影响时，往往将受影响的区段 称为接近段。接近段若与接触网平行，则称为平行接近，两线路的距离称为平行接近距 离，接近段的长度称为平行接近长。 若该接近段的接近距离有均匀地增加或减少(即接近距离的变化超过平均值的5%时)， 则称为斜接近 。
（5）牵引供电统和电气车辆中的大功率开关设备在操作中的瞬态过程； （6）接触网接地系统的入地电流等。 注：不对称性电路（系统）是指以大地作为工作电流通路的强电电路系统， 电气化铁道、以大地作为反向电流通路的单相输电线路，以“双线－大地”工 作的三相输电系统均为典型的不对称电路系统。
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电磁兼容的基本概念
9.3.4 我国相关标准
与电气化铁道电磁兼容相关的国 家标准有：
GB15707－1995，高压交流架空 输送电线无线电干扰限制；
GB/T15708－95，交流电气化铁 道电力机车运行产生无线电辐射干扰 测量方法； GB/T15709－95，交流电气化铁 道接触网无线电辐射干扰测量方法。
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9.3
电气化铁路的电磁兼容
电磁兼容的基本概念
9.3.6 电气化铁道电磁兼容的研究内容
2 弓网滑动和离线产生噪音干扰的特点 日本高速测量值：占总体噪音的20~35%左右。 (1) 离线电弧产生的噪音较大，最高达100dB；
（2）列在曲线区段行驶或减速时，弓线间噪音强度比加速时高15~20dB；
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电气化铁路的电磁兼容
课间休息！
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9.5
电气化铁路的电磁兼容
三大干扰的经典计算理论
9.5.1 接触网影响的分类
电气化铁路接触网的电磁干扰 从其本质上可分为容性藕合（静电 感应）干扰、感性藕合（电磁感应） 干扰、阻性藕合（传导电流）干扰
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第9讲 接触网电磁兼容与电气计算
主讲人 董昭德
西南交通大学电气工程学院 2007.08.成都
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9.1 概述
不对称性供电网络
电气化铁路的电磁兼容
指利用大地作为反向导线为工作电流提供电气通路的强电线路，
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9.3
电气化铁路的电磁兼容
电磁兼容的基本概念
9.3.5 电气化铁道对人体的影响
数据来源：［德］肯贝林、普兹曼、师明德 等编著《电气化铁道接触网》
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第9讲
9.3
电气化铁路的电磁兼容
电磁兼容的基本概念
特点
四周的电磁场处于不平衡状态，未被平衡的空间电磁场使处于其影响范围 内的金属体或通信线路各点产生纵向感应电势，对处于其影响范围内的电子 设备和生态系统产生不同程度的电磁干扰。
潜在危险
可能造成对人体和设备的实际损害： 故障电流或工作电流引起的电磁效应对设备及维护人员造成危害； 对通信线路产生音频干扰，故障及闪络损害、电击危险、电缆皮腐蚀； 对石油等金属管线形成电腐蚀、电击危险、爆炸危险等。
3 电磁兼容学的研究内容
纷繁复杂、包罗万象
起因
环境电磁学
◆
最初
电气化铁路 高压输电线
Βιβλιοθήκη Baidu
◆
现在
公用通道 地球和宇宙体的电磁环境 电磁脉冲 电磁辐射
电磁生态（电磁过渡和电磁饥饿）
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9.3
电气化铁路的电磁兼容
电磁兼容的基本概念
9.3.2 电磁干扰的频谱分类
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第9讲
9.2
电气化铁路的电磁兼容
产生电磁干扰的主要根源
接触网的电晕放电和火花放电； 运行中的弓网离线引起的高频电磁波； 电力牵引车辆的换流过程；
牵引供电统中的开关设备和电气车辆开关设备在操作中的瞬态过程；
接触网静电感应； 牵引电流或者短路电流引起的交变电场和磁场干扰； 钢轨纵向感生电压； 钢轨泄漏电流； 接触网接地系统的入地电流等。
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9.3
9.3.3 电磁干扰的危害
表4-1 职称 副教授 助教 性别 男 男
电气化铁路的电磁兼容
电磁兼容的基本概念
某大学所作现场血象变化调查结果 高频工作前 白细胞总量 5500 5800 4800 4600 4200
年龄 58 28
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9.4 技术要求
电气化铁路的电磁兼容
《新建时速300~350km/h客运专线铁路设计暂行规定》：
（1）电力牵引对通信设施及油气管道的危险影响、对通信设施杂音干扰影响 的计算方法及容许值，油库、液化气库等易燃易爆品库与客运专线的安全距离， 应按国家及行业现行有关规定执行。对通信设施杂音干扰影响的计算还应考虑 动车组产生的谐波特性。 （2）电力牵引对电视差转台、调幅广播收音台、短波、超短 波收信台、机场 导航台、定向台、对空情报雷达站、短波无线电测向台等无线电台站的防护要 求，应满足防护率或干扰电压限值等电气指标，并符合国家及行业现行有关规 定。根据防护率或干扰电压限值及350km/h时电磁辐射强度计算出防护距离。 (3) 在分析、计算客运专线电磁影响时，应考虑高架桥梁、城市环境等屏蔽效 果；设置防护措施时，应保证客运专线行车安全。 (4) 选择线路方案时，遇重要无线台站及国防设施时必须满足防护距离要求； 对一般的台站经经济技术比较后无法绕避时，可采取整体或部分搬迁、改进接 收天线、提高接收信号能力或架设导线列阵等技术措施。 (5) 牵引供电、通信、信号等电气设备的设计应满足电磁兼容性的相关标准规 定；接地系统设计应检验各种情况下的人身安全电压，并应符合相关规定。
2 对燃油、燃气的危害 频率 2MHz~13MHz ，100W 24MHz~32MHz 11~75m，爆炸；
场强达到37V/m，引起电弧和电火花放电引起燃油爆炸；
运输过程中燃油在车罐内晃动摩擦会造成电荷积累，发生静电放电，只要燃 油蒸气和空气的混合比例满足一定条件，就会引起爆炸。
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（3）无线电噪音与电源频率同步，周期性产生，每一周期的噪音是一组数十微 秒至数毫秒的脉冲群，其持续时间与列车运行情况有关，在电视画面上的干扰也大 不相同；
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9.3
电气化铁路的电磁兼容
电磁兼容的基本概念
9.3.6 电气化铁道电磁兼容的研究内容
3 电气化铁道电磁兼容的研究内容
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9.3
电气化铁路的电磁兼容
电磁兼容的基本概念
9.3.6 电气化铁道电磁兼容的研究内容
4 研究方法 （1）加强电气化铁道电磁兼容的理论研究； （2）重视电气化铁道电磁干扰测量技术研究； （3）加强对电气化铁道的电磁干扰监测； （4）通过仿真技术对干扰和防干扰技术进行研究； （5）总结出接触网电磁干扰理论，制定出具体可行的防护措施和技术标准。
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9.3
9.3.3 电磁干扰的危害
电气化铁路的电磁兼容
电磁兼容的基本概念
3 对生命体的危害 ：表现为热效应和非热效应 当辐射功率密度超过10mW/cm2时以热效应为主，临床症状主要表现为：头昏脑 胀、失眠多梦、疲劳无力、记忆力减退、心悸等；其次是：头痛、四肢酸疼、食欲不振、 脱发、体重下降、多汗；部分女工出现月经周期紊乱；男性暂时性不育，过大则会引起 永久性不育。少数人员出现指颤，易激动，心动过缓和血压下降或心动过速和血压升高， 白细胞数下降或增高。长时间在微波照射下将导致白内障以致视力完全丧失。 当辐射功率密度小于1mW/cm2时，对人体的危害以非热效应为主，长时间微波辐 射可破坏脑组织细胞, 使大脑皮质细胞活动能力减弱，已形成的条件反射受到抑制。反 复经微波辐射可能引起神经系统机能紊乱。某些长时间在微波辐射强度较高的环境下工 作的人员,曾出现过度疲劳、头痛、手发抖、心电图和脑电图变化、甲状腺活动性增强、 血清蛋白增加、脱发、嗅觉迟钝、性功能衰退等症状，血液内白细胞和红细胞数目减少， 血凝时间缩短。
9.3.6 电气化铁道电磁兼容的研究内容
1 电气化铁路产生电磁干扰的主要根源 （1）不对称性电路产生的容性、感性和阻性耦合，包括接触网电压（容 性）、网中电流（感性）；钢轨纵向感生电压和泄漏电流（阻性）； （2）接触网的电晕放电和火花放电； （3）运行中的弓网离线引起的电弧、电火花、高频电磁波；
（4）电力牵引车辆的换流过程；
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9.3.1 基本概念
电气化铁路的电磁兼容
电磁兼容的基本概念
1 电磁兼容（Electromagnetic Compatibility，缩写为EMC），是指各类设备或系统 （包括生命系统）共处同一电磁环境下能正常完成各自功能并和谐共存的一种状态。 2 电容兼容技术（或电磁兼容学） 研究系统（或设备）内部或系统与系统之间的电磁干扰和电磁防护的一门学科。
（1）产生电磁干扰的根源研究； （2）电气化铁道电磁干扰的实际危害研究； （3）电气化铁道电磁干扰的防护措施、预测和检测手段； （4）电气化铁道系统内部各子系统间的干扰和防护； （5）电气化铁道对铁路一定区域内的重要军事设施的影响； （6）电气化铁道对抗电磁干扰的技术研究。
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