地铁BAS电气保护措施.doc

地铁BAS——电气保护措施 第 PAGE 7页 共 NUMPAGES 7页 精编资料 地铁BAS——电气保护措施3.电气保护措施3.1有关电气保护措施的问题...然而,由干扰源Ecm和EG形成的共模电压,其中一部分会转换成差模电压, 直接对电路... 措施 地铁BAS——电气保护措施 3.电气保护措施 3.1有关电气保护措施的问题 为了避免由于电气短路或过流烧坏设备应采取那些电气保护措施，BAS系统是否是浮地？ 3.2有关电气保护措施问题的答复 由于地铁BAS系统所处现场动力线路密布，设备启停运转繁忙，因此存在严重的电场和磁场干扰。而地铁BAS系统又有几百乃至几千个输入输出通道分布在其中，导线之间形成相互耦合是通道干扰的主要原因之一。如果系统浮地，系统和系统设备均不安全，因此系统不能浮地。具体分析和保护措施参见下面论述： 这些电磁干扰主要表现为电容性耦合、电感性耦合、电磁场辐射三种形式。在BAS系统中，由前两种耦合造成的干扰是主要的，第三种是次要的。它们对电路主要造成共模形式的干扰。可以等效为图3-1中的干扰源Ecm。 图3-1 地电位差和电磁干扰造成的共模电压的等效图 众所周知，地球是一个静电容量很大的导体，其电位非常恒定。如果把一个导体与大地紧密连接，那么该导体的电位也是恒定的。通常我们把它的电位叫作零电位，它是电位的参考点。然而，工程上不可能做到这种紧密连接，总是存在一定的接地电阻。当有电流经该导体入地时，它的电位就有波动。于是，不同的接地点之间的电位就会有差异。当我们用一根导线连接不同的接地点时，在导线中就可能有电流流动，这称为地环电流。接地抗干扰技术就是解决以地环电流为中心的一系列技术问题。图1 等效示意了信号源地线和放大器地线之间的电位差形成的干扰源EG，它对电路主要造成共模形式的干扰。 然而，由干扰源Ecm和EG形成的共模电压，其中一部分会转换成差模电压， 直接对电路造成干扰。假设信号源Es=0，即只考虑干扰源Ecm和EG的作用时。因为i1回路和i2 回路阻抗不相等，因此，回路电流i1和i2也不相等。于是两个电流的差在放大器的输入电阻上形成了差模电压。采取合适的屏蔽和正确的接地措施就可以减少和消除这些干扰。 3.2.1屏蔽抗干扰技术 eq \o\ac(○,1)电场耦合的屏蔽和抑制技术 克服电场耦合干扰最有效的方法是屏蔽。因为放置在空心导体或者金属网内的物体不受外电场的影响。请注意，屏蔽电场耦合干扰时，导线的屏蔽层最好不要两端连接当地线使用。因在有地环电流时，这将在屏蔽层形成磁场，干扰被屏蔽的导线。正确的作法是把屏蔽层单点接地，一般选择它的任一端头接地。 造成电场耦合干扰的原因是两根导线之间的分布电容产生的耦合。当两导线形成电场耦合干扰时，导线１在导线２上产生的对地干扰电压VN为： 　 式中，V1和ω是干扰源导线1的电压和角频率；R和C2G是被干扰导线2的对地负载电阻和总电容；C12是导线1和导线2之间的分布电容。通常，C12C2G，因此，式(1)可以简化成： 从式(2)可以看出，在干扰源的角频率ω不变时，要想降低导线2上的被干扰电压VN， 应当减小导线1的电压V1，减小两导线之间的分布电容C12，减小导线2对地负载电阻R以及增大导线2对地的总电容C2G。在这些措施中，可操作性最好的是减小两导线之间的分布电容C12。即采用远离技术：弱信号线要远离强信号线敷设，尤其是远离动力线路。工程上的“远离”概念，通常取干扰导线直径的40倍，即认为足够了。同时，避免平行走线也可以减小C12。 eq \o\ac(○,2)磁场耦合的抑制技术 抑制磁场耦合干扰的好办法应该是屏蔽干扰源。大电机、电抗器、磁力开关和大电流载流导线等等都是很强的磁场干扰源。但把它们都用导磁材料屏蔽起来，在工程上是很难做到的。通常是采用一些被动的抑制技术。当回路1对回路2造成磁场耦合干扰时，其在回路2 上形成的串联干扰电压VN为： VN=jωBAcosθ (3) 　 式中，ω是干扰信号的角频率；B是干扰源回路1形成的磁场链接至回路2处的磁通密度；A为回路2感受磁场感应的闭合面积，θ是和两个矢量的夹角。 从式(3)可以看出，在干扰源的角频率ω不变时，要想降低干扰电压VN，首先应当减小B。对于直线电流磁场来说，B与回路1流过的电流成正比，而与两导线的距离成反比 。因此，要有效抑制磁场耦合干扰，仍然是远离技术。同时，也要避免平行走线。 eq \o\ac(○,3)屏蔽线的使用 图3-2示出了屏蔽线使用的三种情况。图(a)是单端接地方式。假设信号电流i1从芯线流入屏蔽线，流过负载电阻RL之后，再通过屏蔽层返回信号源。因为i1与i2大小相等方向相反，所以它们产生的磁场干扰相互抵消。这是一个很好的抑制磁场干扰的措施。同时它也