EN 50121-1:2006《铁路应用电磁兼容第1部分:一

摘要 
    介绍了EN 50121-1:2006《铁路应用电磁兼容第1部分:一般要求》，包括铁路系统电磁兼容性的范围、系统电磁兼容管理、判断依据、电磁兼容现象和系统设备电磁兼容特性。 
关键词 
      铁路:电磁兼容:电牵引:辐射:抗扰度 
1标准介绍 
    EN 50121是欧洲电上技术标准委员会(CENELEC)制定的用于规范铁路电磁兼容要求的系列标准，包含以下儿部分: 
    c1)总则; 
    c2}整个铁路系统的对外发射; 
    (3)机车车辆列车和配套车辆; 
    (4)机车车辆仪器; 
    (5)信令和通信设备的发射和抗扰度; 
    (6)固定供电设施和装置的发射及抗扰度。 
    该系列标准的建立提供了管理铁路EMC的框架，也规定了铁路对外的电磁发射限值和抗扰度要求，有轨/无轨电车和地铁/铁路的电磁发射限制是不同的，标准中频率覆盖范围从0 Hz}400 GHz。 
2标准范围 
    EN 50121中的第一部分略述了整个系列标准的构架和内容，不涉及具体的测试要求和限值，必须和其它部分一起使用才能确保系统符合EMC指令。 
    EN 50121中提到的电磁现象不包括核电磁脉冲、系统的非正常上作和遭受到直接雷击的影响。 
    铁路沿线的发射限值不适用于卞动辐射发射设备。安全要求不在此系列标准的考虑范围内。非游离辐射的生物影响，医疗设备如心朋_起搏器也不考虑。 
3性能判据 
    由于EN 50121标准范围内的设备的多样性和差异性很难为评价抗扰度试验结果制定精确的判定准则。 
    按标准规定进行试验后，设备不应处于危险或不安全的状态电磁兼容性试验过程中或试验后的功能性描述以及性能判定准则的定义，应由制造商按以下判 
据n,B,c提供，并在试验报告中注明。 
    .性能判据n 
    无需操作人员介入，设备应能按预期持续上作。当按预期使用设备时，不允许出现低于制造厂规定的性能等级的性能降级或功能损失。可用允许的性能降级来代替性能等级。如果制造厂不规定最低性能等级和允许的性能降低，则可从产品说明书或技术文件中得知，并且用户有理由要求所使用的设备达到此规定。 
    .性能判据s 
    在试验开始之后，无需操作人员介入，设备应能按预期持续上作。当按预期使用设备时，在施加骚扰之后，不允许出现低于制造厂规定的性能等级的性能降级或功能损失。可用允许的性能降级来代替性能等级。 
    在试验期间，性能降级是允许的。然而在试验之后，上作状态不应改变，存储的数据不应丢失。 
    如果制造厂不规定最低性能等级和允许的性能降低，则可从产品说明书或技术文件中得知，并且用户有理由要求所使用的设备达到此规定。 
    .性能判据c 
    允许出现可执行恢复或能由使用者根据制造厂说明操作之后使其恢复的功能损失。 
    注:最终性能判据准则需由制造商和用户协商决定。 
 
4铁路系统EMC特性 
4.1 EMC特性介绍 
在铁路系统中产生的EMC问题不仅与机车和供电系统有关，还与其它的辅助系统有关，例如沿铁轨的通信系统，监控系统等， 
一般整个系统中存在五种明显的的耦合形式，而且在某一时刻，可以有不止一种的耦合机制。 
●电容耦合：一个电路中电压的变化通过互连的电容传递到被干扰电路。 
●电感耦合：一个电路中电流的变化通过互感传递到被干扰电路。 
●静电耦合：一个充电的物体向被干扰物体放电。 
●传导耦合：干扰源和被干扰电路共享一个传导通道。 
●电磁辐射：电路结构以天线的方式接收和发送能量。 
4.2区域划分 
针对铁路通信的特点，将系统中通信设备的安装环境分为四种类型的区域： 
●区域1轨旁区域：在离最近铁轨的中心线3 m以内 
或者与30 m长的电缆相连且距离轨道区域3 m以内。 
●区域2中央区域：设备没有安放在轨旁区域或存在电磁干扰噪声源的特殊区域。 
●区域3特殊区域：车站中的存在电磁干扰噪声源的特殊区域。 
●区域4居民区域：设备所处的位置与居民区的干扰环境类似的区域。 
4.3抗扰度的主要电磁现象 
●低频传导现象 
供电电压的缓慢变化，包括跌落，浪涌，不平衡，谐波，互调失真，供电电源传送数据，工频变化，包括在AC网络的低频电压和直流电压。 
●低频场现象 
稳定和瞬态的磁场和电场。 
●高频传导现象 
单方向摆动时瞬态，作为单个或重复脉冲，感应电流。 
●高频辐射现象 
磁场、电场、射频辐射波。 
4.4辐射的主要电磁现象 
主要电磁现象与抗扰度中的现象是一致的，但只针对以下三个部分有限值要求： 
●工频产生的磁场与谐波频率电流，频率最大到9 kHz。 
●工频产生的电压波动与谐波电流。 
●列车产生的射频场。 
4.5不同电牵引系统的描述 
可使用直流和交流电源，两根架空导体上是带隔离的三相线。 
D C系统包括： 
高压：3 000 V； 
中压：1 500 V； 
低压：从600~1 400 V，包括了独特的城市轨道交通。 
A C系统包括： 
工频：50 Hz在25 kV或自耦变压器50/25 kV； 
低频：16.7 Hz在15 kV。 
4.6电牵引系统部件 
牵引电力通常由电压达到400 kV的高压电力网或铁路网系统供应，其中的连接点称为变电所，具有以下功能： 
●对公共电网和铁路网络的保护（采用断路器）； 
●变压器调压； 
●可能对DC供电进行整流或通过频率变换给出低频交流供电。 
还有其它一些部件，包括架空接触网，受电弓，受电靴和增压变压器等，不再赘述。 
4.7内部电磁噪声源 
铁路系统中有些特殊部件会产生电磁噪声，它们包括： 
4.7.1静态元件 
铁路的架空线和输送给变电所的高压线是高频或低频的噪声源。 
●电晕放电，在架空线路上，电荷在高电压的作用下发生移动而进行的放电； 
●刷形放电，发生于导体与绝缘体之间的一种放电形式。其一端具有放电集中点，另一端放电通道不集中，呈分枝状，有“啪”的较强破坏声。带电量大的非导 
体与数公分以上的较平滑的接地导体之间易产生刷形放电； 
●带电体的搭接不良造成的微弧放电； 
●绝缘子污闪，铁路的架空系统与大多数离地较近的高压架空线不同，有更多的易污染绝缘子。 
在变电所高压开关产生的瞬时低频噪声会影响3km范围的区域，沿着架空线分布，当使用非线性的牵引荷载时噪声会加强，而当闪烁发生的时候噪声会被激励， 
如使用的是直流牵引系统，由于变电所的整流会产生低频谐波。 
4.7.2动态元件 
动力单元（包括电力机车和多节车组）在正常运行时都是电磁噪声源，主要由以下设备控制： 
 
4.7.4列车线路 
机车的供电电压通常小于1 500 V，有时候达到3 000 V，电流会达到800 A，电流会通过一种导体（称为列车线路）传送到车辆上的其它电子系统，电流对于相邻的设备来说也是噪声源。 
4.7.5轨道旁设备 
驱动转辙电动机，加热器和列车预热设备等的电力设施放置在轨道旁，虽然它们的功耗比较小，但由于离铁路线很近，也会对铁路的其它设备造成影响。 
4.8铁路的主要特点 
电气化铁路与其它大型电网设施的不同点： 
●电源系统配置的多样性； 
●有许多不同的电源，控制系统和子系统； 
●使用滑动接触将功率传递给运行中的列车车辆； 
●列车的高速度； 
●前面介绍的几个移动噪声源； 
●列车上进出电流的波动和不确定性； 
●在三相系统中，大的单相负载会引起不平衡； 
●几个噪声源同时产生骚扰的可能性； 
●产生一个覆盖宽频段的EM噪声； 
●车辆和供电的相互关系会增加和减小对于某些频率的影响。 
4.9外部骚扰源 
一个铁路系统受到来自公共区域的骚扰和暴露在不同地方的不同E M噪声源，它们包括： 
●附近的铁路系统； 
●轨道旁的广播站（如GSM-R铁路移动通信系统）； 
●便携式无线电收发机，如手机； 
●附件的电力架空线； 
●在机场，航天发射基地和类似地点的雷达； 
●扰乱电网的工业机械设备。 
5 EMC管理 
铁路是一个复杂的包含有移动的电磁能量源的设施，由好几个子系统组成，例如传输系统，通信系统，监控系统和广播系统等，对整个子系统规定抗扰度测试的方 
法和限值是不现实的，通常是子系统中的设备符合了相关的标准要求来保证整个系统得可靠性，但是由于系统运行环境的复杂和某些特殊的情况，设备可能放置在一个受限制的空间或很严酷的电磁环境中，要综合考虑系统电磁环境的复杂性，必须要实行电磁兼容管理，准备一份EMC管理计划，保证各设备，各子系统的电磁兼容性要求。如铁轨附件有大功率的无线电发射机产生强电磁场，就需要对附近的设备作出相应得特殊规定。 
电磁兼容管理的主要内容有以下几个方面： 
（1）制定和实施电磁兼容性大纲和电磁兼容性控制 
计划，明确各阶段电磁兼容性的各项工作和进度，控制计划可用于合同阶段和子系统开发阶段，例如： 
●初步设计阶段; 
●详细设计阶段; 
●建设和交付阶段; 
●现场维护阶段等。 
（2）建立电磁兼容性管理和协调网络及工作程序，落实职责和权限； 
（3）选用和裁剪合适的标准和规范，考虑国内和国外的标准差异，制定合理的电磁兼容性要求； 
（4）正确运用电磁兼容性预测与分析技术，降低工程决策风险； 
（5）电磁兼容性设计纳入到系统合设备的功能设计中； 
（6）加强阶段分界点和阶段中的评审，评估和审批工厂和现场测试报告； 
（7）保证开展电磁兼容性工作的合理经费和对有关人员的培训； 
（8）保持持续的电磁兼容性技术状态的控制，通过制定和建立各种标准、规范和程序以及其他文件，使项目研发过程处于受控状态，及时分析、评价和处理出现的问题，制定改进策略。