一种电力电缆对铁路通信信号电缆安全影响评估方法与流程

本发明涉及电力电缆，特别涉及一种电力电缆对铁路通信信号电缆安全影响评估方法。

背景技术：

1、由于空间走廊和建设成本的限制，线铁路建设中有时需要将10kv供电电缆、通信信号电缆同沟敷设。这些电缆之间相邻距离近，处于同一电磁环境中的电气线缆通过各种电磁耦合方式彼此紧密联系在一起。

2、依据电力电缆运行技术条件，对于三芯电力电缆，理想状态下，正常对称运行时流经三个导电线芯的三相电流矢量和为零，此时在电缆金属护套上不产生感应电压，电缆两端接地后也不会产生感应电流。但是，当电力电缆发生缆芯对护套短路故障时，短路电流会通过互电容、互电感在通信信号电缆上产生静电感应分量和电磁感应分量，其感应电压值有可能危及通信信号电缆的安全运行。

3、为了避免它们之间的影响，一般要求电缆间隔开一定的距离，对于铁路客运专线系统而言，如何确定电力电缆与通信信号电缆的间距以及两种电缆允许的最大平行距离，使得短路电流在通信信号电缆芯线上产生的纵向感应电动势值不超过容许值，乃是一个设计与运行中普遍关心的重要问题。

4、因此对于已经铺设的电缆，如何对影响程度进行分析和安全隐患排查，是目前急需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种电力电缆对铁路通信信号电缆安全影响评估方法，能够分情况判断各段落的安全影响程度，以进行精准高效的分析。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种电力电缆对铁路通信信号电缆安全影响评估方法，包括以下步骤：

3、s1：获取检测目标范围中的电力电缆和通信信号电缆的铺设线路和设计图，根据两种电缆铺设线路的间距变化和间隙杂物，将铺设线路划分为标准段落、弱影响段落和强影响段落，并计算每种段落的长度；

4、s2：根据每种段落的长度相对铺设线路总长度的比例，在每种段落选取对应比例的采样点，在电力电缆发生短路故障时，分别采集采样点的短路电流；

5、s3：根据采样点所在位置及采集到的短路电流，计算得到对应位置通信信号电缆上的感应电动势；

6、s4：根据感应电动势判断电力电缆对通信信号电缆安全影响程度。

7、优选的方案中，所述步骤s1中，铺设线路的划分步骤如下：

8、s1.1：根据设计图中的铺设线路之间的间隙杂物分布，获取磁导率系数，磁导率系数低于预设值的段落作为弱导段落，否则为强导段落；

9、s1.2：根据铺设线路的间距变化绘制间距曲线图，并计算平均间距，大于平均间距的段落作为宽距段落，其余为窄距段落；

10、s1.3：弱导段落中，同时为宽距段落的部分作为弱影响段落，同时为窄距段落的部分作为标准段落；强导段落中，同时为宽距段落的部分作为标准段落，同时为窄距段落的部分作为强影响段落。

11、优选的方案中，所述步骤s3中，所述感应电动势的计算公式如下：

12、；

13、其中， e表示电动势；

14、 d表示通信信号电缆的金属护套直径；

15、表示短路故障电流；

16、 m表示电力电缆与通信信号电缆间的中心距离；

17、ω表示电源角频率；

18、k表示磁导率系数；

19、表示空气导磁率，为4π×10-7h/m。

20、优选的方案中，所述磁导率系数的获取过程包括：判断间隙杂物中的是否存在大于磁导率阈值的导磁材料，若无，则磁导率系数设置为1，若有，则根据导磁材料的体积得到磁导率系数。

21、优选的方案中，根据导磁材料的体积得到磁导率系数的计算表达式如下：

22、；

23、其中，k是磁导率系数，是第 i个导磁材料的体积，是第 i个导磁材料的磁导率，表示空气导磁率， n是计算范围内导磁材料总数，m是计算范围内两条电缆之间的总体积，其中计算范围的边界为两条电缆的公切线。

24、优选的方案中，所述步骤s4中，根据感应电动势判断电力电缆对通信信号电缆安全影响程度，包括：根据强影响段落中各采样点对应位置通信信号电缆上的感应电动势，判断是否存在感应电动势超出预警值的强影响段落，若有，则报警；若没有，则进一步判断是否存在感应电动势超出预警值的标准段落，若有，则报警；若没有，则进一步判断是否存在感应电动势超出预警值的弱影响段落，若有，则报警；若没有，则认为安全性符合要求。

25、本发明提供的一种电力电缆对铁路通信信号电缆安全影响评估方法，具有以下有益效果：

26、1、通过科学地划分铺设线路为标准段落、弱影响段落和强影响段落，本方法实现了对不同安全影响程度的区域进行精细化评估，从而提高了评估的准确性和针对性。其次，利用磁导率系数来反映电缆所在环境的磁导情况，为全面把控电缆安全提供了有效的数据支持。再者，通过优先判断出现安全问题可能性大的段落，本方法能够快速定位潜在风险，大幅减少了判断时间，提高了问题定位的精准度和评估效率。本发明不仅提升了电力电缆对通信信号电缆安全影响的评估水平，还为铁路通信系统的安全运行提供了有力保障，实现了精准高效的安全分析，具有显著的实际应用价值。

27、2、本发明的步骤s1中，标准段落、弱影响段落和强影响段落的划分使得判断过程中具有优先级和重要性的区分，能够在减少工作量的情况下保证不出现纰漏，能够准确判断安全性。

28、3、步骤s3中，得到的磁导率系数可以反映出大致的磁导情况，对于电缆所在的整体环境的把控是非常有效的。

29、4、步骤s4中，由于段落的划分并不能绝对代表感应电动势的强弱，但可以表示出现安全问题的可能性，因此能够为判断的执行提供一个合理的优先级，用于优先判断出现安全问题的可能性大的段落，如直接判断出问题，则可以大幅减少判断时间，具有较高的问题定位精准度，且效率也较高。

技术特征：

1.一种电力电缆对铁路通信信号电缆安全影响评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种电力电缆对铁路通信信号电缆安全影响评估方法，其特征在于，所述步骤s1中，铺设线路的划分步骤包括：

3.根据权利要求1所述的一种电力电缆对铁路通信信号电缆安全影响评估方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述感应电动势的计算公式为：

4.根据权利要求3所述的一种电力电缆对铁路通信信号电缆安全影响评估方法，其特征在于，所述磁导率系数的获取过程包括：判断间隙杂物中的是否存在大于磁导率阈值的导磁材料，若无，则磁导率系数设置为1，若有，则根据导磁材料的体积得到磁导率系数。

5.根据权利要求4所述的一种电力电缆对铁路通信信号电缆安全影响评估方法，其特征在于，根据导磁材料的体积得到磁导率系数的计算表达式为：

6.根据权利要求1所述的一种电力电缆对铁路通信信号电缆安全影响评估方法，其特征在于，所述步骤s4中，根据感应电动势判断电力电缆对通信信号电缆安全影响程度，包括：根据强影响段落中各采样点对应位置通信信号电缆上的感应电动势，判断是否存在感应电动势超出预警值的强影响段落，若有，则报警；若没有，则进一步判断是否存在感应电动势超出预警值的标准段落，若有，则报警；若没有，则进一步判断是否存在感应电动势超出预警值的弱影响段落，若有，则报警；若没有，则认为安全性符合要求。

技术总结本发明提供的一种电力电缆对铁路通信信号电缆安全影响评估方法，属于电力电缆技术领域，包括获取检测目标范围中的电力电缆和通信信号电缆的铺设线路和设计图，将铺设线路划分为标准段落、弱影响段落和强影响段落，并计算每种段落的长度；根据每种段落的长度相对铺设线路总长度的比例，在每种段落选取对应比例的采样点，在电力电缆发生短路故障时，分别采集采样点的短路电流；计算得到对应位置通信信号电缆上的感应电动势；根据感应电动势判断电力电缆对通信信号电缆安全影响程度。该方法针对现有技术无法准确分析同沟敷设中通信信号电缆受影响程度的问题，能够分情况判断各段落的安全影响程度，以进行精准高效的分析。技术研发人员：熊伟,黄悦华,章楚添,唐波,谭云,方春华,代晓康,张磊,李昊,王梓受保护的技术使用者：中铁第四勘察设计院集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18