简述动车组整车试验电磁屏蔽室的设计及建设
摘 要 为了提高动车组高压电缆终端的检测水平，提前发现故障隐患，对动车组高压电缆终端进行局部放电量测试是必不可少的检验项目，依据测试需求需要设计及建造动车组整车电缆终端试验电磁屏蔽室。本文介绍了电磁屏蔽室的设计和建造的全过程，包括：土建基础、电磁屏蔽体、屏蔽门、屏蔽性能检测等，投入使用后电磁屏蔽室性能指标达到电磁信号衰减60dB以上效果。
关键词 动车组；高压电缆；电磁屏蔽
引言
动车组在运营过程中由于受到恶劣环境的影响，车上高压电缆终端的绝缘性能会慢慢降低，而且高压电缆终端是提前预制的，虽然出厂前进行了局放试验，但运输、安装过程中不可避免地会造成电缆终端头的扭转、折弯而致使终端头损伤，出现这种隐患是不可预知的。故对新造和检修动车组车进行整车高压电缆终端局部放电量测试是发现高压电缆故障隐患的重要手段之一，为此设计、建造了能够适应于动车组整车（单节车厢）进入的电磁屏蔽试验环境，也就是电磁屏蔽试验室。
1 电磁屏蔽室设计难点分析
与常规电磁屏蔽室不同，因为具备试验条件的电缆终端已经安装在动车车顶和各高压设备安装处，试验时将整节车厢推进电磁屏蔽室内部，这就导致整个电磁屏蔽室内部要贯穿轨道，屏蔽大门要横穿轨道，综合建设场地台位空间限制，主要有以下5个方面难点。
（1）为了保障屏蔽效果，屏蔽大门处轨道应设计为可移动式，大门开关时移动钢轨移除，车辆进出时移动钢轨复位。
（2）由于空间限制并无逃生小门的安装空间，逃生小门必须安装于屏蔽大门上。
（3）由于空间有限，某些车间屏蔽室单开门不适应，必须以双开门的形式实现。
（4）屏蔽室内部登车三层平台及整节车厢的屏蔽接地，以减小背景噪声。
（5）由于某些车厢高压电缆贯穿车底，屏蔽室内部需设置车下检修地沟。
2 电磁屏蔽室设计
2.1 主要技术指标
电磁屏蔽室主要技术指标有屏蔽体尺寸、屏蔽门尺寸、屏蔽效果、绝缘指标、背景噪声等，如下所述。
（1）屏蔽室尺寸
①屏蔽室净尺寸：
（2）屏蔽室屏蔽衰减效果：
磁场：频率10kHz～100kHz >60dB。
电场：频率1kHz～1GHz >60dB。
（3）绝缘隔离层绝缘指标：>1000MΩ。
（4）整体系统背景噪声水平：≤2pC。
2.2 基础部分
基础部分分为地面下防水层、接地网、接地极、绝缘地坪、地面屏蔽钢板、预埋立柱、预埋管件及分层次混凝土浇筑，如图1所示。
第一层浇筑为地坪防水层，由混凝土垫层、砂浆找平层、SBS改性沥青防水层、保护层等层面组成，总厚度为100mm。
第二层为钢筋接地网层，由上下两层接地网单点连接组成，每层接地网由φ12螺纹钢以200mm为间距相互交叉而成，交叉节点全部电焊，并加注混凝土250mm。
第三层为PP板绝缘层，由12mm优质PP板拼接满焊而成，PP板绝缘层起到屏蔽实体与地面的绝缘隔离作用，要求绝缘电阻>1000MΩ，测试条件为灌水150mm静置24h后，用1000V摇表测量。
第四层为预埋立柱的固定层，在PP绝缘板及地面屏蔽钢板之上铺设，主要起到加固预埋立柱和屏蔽钢板侧壁、压实PP绝缘板及地面屏蔽钢板的作用，使其在重物（整节车厢）作用下PP绝缘板和屏蔽钢板不出现受理变形开裂。
接地极对整个屏蔽室起至关重要的作用，接地极采用钻井机往下钻孔，直到接地电阻小于1欧姆（可一边钻孔一边用接地电阻表测量）。钻好孔之后放入接地极，接地极采用Φ35mm黄铜棒，每根黄铜棒之间采用内外螺纹连接，螺纹长度不小于50mm，放完后复测接地电阻是否满足要求。
最后一层为屏蔽室金刚砂地面，在这一层中地面与轨道、预埋接线盒、预埋立柱等平齐，此工序在整个屏蔽体建设起来后实施。
2.3 电磁屏蔽体
电磁屏蔽体为6面钢板拼接结构，钢板与钢板之间无缝满焊（二氧化碳保护焊）连接，钢板采用1.5mm镀锌钢板，四边两次折弯后背面对齐焊接。可分为2部分，地面以下、地面以上，如图2所示。
地面以下钢板深度为-600mm，高出地面100mm与四面墙体无缝焊接，地面以下钢板及绝缘板由于要承受钢轨及整节车厢的重量，需要在地沟周边增加钢筋网加固，钢筋网与地面钢板单点可靠连接。四面墙体在12根主立柱上增加横竖副梁和加强筋后与钢板焊接牢固成为一体。
2.4 电磁屏蔽门
屏蔽门主要由屏蔽大门、屏蔽小门、大门框架、大门驱动、大门紧固及电磁屏蔽部分组成，如图3所示。屏蔽小门为铍青铜弹簧卡紧电磁屏蔽结构，手动开关门，镶嵌于屏蔽大门上，作为安全出口，当大门关闭出现紧急情况时可由小门安全进出。大门通过门驱动机电结构在内外门框、门地槽间横向移动，内门框外侧四周设有气囊槽，内部有气囊，当大门关闭到位后，气囊充气推动内门框上的铜片与大门四周紧密结合，起到电磁屏蔽的作用。
屏蔽大门为电磁屏蔽室电磁信号屏蔽的关键所在，屏蔽效果优劣主要在于屏蔽门上，屏蔽门打开后单节车厢要拖进屏蔽室内，因此屏蔽门要横穿钢轨。设置可移动钢轨，屏蔽门关闭时可移动钢轨为移开状态，调拉车时可移动钢轨处于屏蔽室内外钢轨的接续状态。
2.5 电磁屏蔽室电气部分
对于电磁屏蔽室来说，其内部使用电源质量的洁净情况以及内部导体的接地情况直接影响屏蔽室的使用效果，当引入电源有干扰或接地不规范时，即使屏蔽体屏蔽效果非常理想，局放试验也达不到预期效果，会出现背景噪声大的情况，导致试验无法进行。应注意以下两点：
（1）屏蔽室使用独立电源，进入屏蔽室电源需经过专用滤波装置，用电设备线缆的出入经过90度或以下折弯波导管，条件允许可折弯两次，PE保护地线不引人屏蔽室，以免外界干扰通过接地线进人屏蔽室。
（2）屏蔽室内不得有悬浮导电体，无论大小，屏蔽室内部所有悬浮导体单点与屏蔽壳体连接，屏蔽室单点与接地极连接，包括钢轨、预埋管路、钢筋网、加固件等，或者与屏蔽壳体成为一体可靠电焊连接，尽量避免内部出现多点接地。
3 电磁屏蔽室建设
根据以上方案，完成了电磁屏蔽室建设，主要有地面防水、接地极、接地网、PP绝缘板、屏蔽体、检修地沟、屏蔽门、移动钢轨、平台接地、电源净化等方面，建设过程中应注意以下几点：
（1）接地极与接地网单点可靠连接，我们采用了120mm2软铜线烧铜焊连接。
（2）PP绝缘板、屏蔽钢板焊接时避免连续烧焊，20～30cm烧焊后更换另一条缝隙继续烧焊，等焊缝凉透后繼续烧焊，这样可最大程度减少PP板和钢板的热变形。
（3）屏蔽钢板焊接后进行缝隙检测，看是否有漏焊或虚焊存在，补齐缝隙后所有焊缝涂抹防锈漆，以免今后腐蚀漏缝。
（4）屏蔽体内部金属导体可靠接地，法兰连接处等部位用接地线加强导通。
屏蔽室建设过程及完工效果如图4所示。
电磁屏蔽室建造完成后，通过第三方检测计量达到了磁场（10～100kHz）、电场（1～1GHz）信号衰减均大于60dB的效果，用多功能局放仪进行空载升压试验，在（0～100kV）满量程范围内局放背景值始终小于1pC，如图5所示。
作者简介
黄召明（1978-），男，山东济南平阴人；高级工程师，现就职单位：中车青岛四方机车车辆股份有限公司技术工程部，研究方向：主要从事轨道车辆电气工程方向的研究。