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地铁BAS——电气保护措施

3.电气爱护措施

3.1有关电气爱护措施的咨询题

为了幸免由于电气短路或过流烧坏设备应采取那些电气爱护措施，BA

S系统是否是浮地？

3.2有关电气爱护措施咨询题的答复

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

存在严峻的电场和磁场干扰。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要紧缘故之一。

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

和爱护措施参见下面论述：

这些电磁干扰要紧表现为电容性耦合、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要紧的，第三种是次要

的。它们对电路要紧造成共模形式的干扰。能够等效为图3-1中的干扰源E

cm。

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专门大的导体，其电位专门恒定。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。因此，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淌，这称为地环电

流。接地抗干扰技术确实是解决以地环电流为中心的一系列技术咨询题。

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，

它对电路要紧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，直截了当对电路造成干扰。假设信号源Es=0，即只考虑干扰源E

cm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i

1和i2也不相等。因此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能够减少和排除这些干扰。

3.2.1屏蔽抗干扰技术

○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阻碍。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，一样选

择它的任一端头接地。

造成电场耦合干扰的缘故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)能够简化成：

从式(2)能够看出，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。即采纳

远离技术：弱信号线要远离强信号线敷设，专门是远离动力线路。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，幸

免平行走线也能够减小C12。

○2磁场耦合的抑制技术

抑制磁场耦合干扰的好方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差不多上专门强的磁场干扰源。但把它们都

用导磁材料屏蔽起来，在工程上是专门难做到的。通常是采纳一些被动的

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)能够看出，在干扰源的角频率ω不变时，要想降低干扰电压V

N，第一应当减小B。关于直线电流磁场来讲，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，仍旧是