Page 250 - 捷運技術 第35期

242 楊明強 台北捷運機電工程的安裝、測試與整合

一、簡介

大都市中，為求美觀及空間利用，將電氣設備系統與大眾運輸系統地下化，已是日趨所
勢，而大眾運輸系統以捷運為首，台北捷運通車至今，已營運多年，從最初以高架型式的木
柵線，到之後的淡水線、板南線等，採用地下化型式方式，因此各項設備皆地下化，如供電
系統、通訊系統與車輛等。在建設花費上地下化型式的成本比高架型式與平面型式來的高出
許多，而地下化型式中，隧道內的截面積並不大，因此，供電系統的電力電纜線與通訊系統
中的洩波同軸電纜，在施工擺設上兩電纜線的位置靠的很近。換言之，電力電纜線產生的磁
場可能會干擾到洩波同軸電纜其正常運作，尤其是當電力系統發生故障時，所產生的電磁干
擾影響可能最深最大，本文將針對此部分進行相關的研究與探討。在國外的文獻中，探討電
力電纜線產生的磁場強度，已有多年研究，而大部分的文章內容是利用卡森（Carson）公式
（王棟樑，1999）來計算，在卡森公式中，指出對於電力電纜線會在地表之下映射出一條導
體，該映射導體上的電流與地表之上的電纜電流相反，因此構成一迴路，通稱此現象為映射
（image）現象，還有利用 Quasi-static 方程式亦可求得磁場強度（Robert G. Olsen, Paul S. Wong,
1992），上述兩種方法差異在於卡森公式只計算磁通密度，方法是將磁通密度分為水平分量與
垂直分量，以二度空間座標來表示，Quasi-static 則是分別計算電場與磁場分量，以三度空間
座標表示。而國內的文獻則是利用畢奧薩瓦（Biot-Savart）定理（Fawwaz T. Ulaby, 2001）求
得磁場強度，其定理是由卡森公式衍生出來的。本文將結合以上三種方法及電磁場中的近場、
遠場來做探討，吾人可知電磁場中，影響最大的為磁場部分，將不考慮電場部份，接下來，
在卡森公式有考慮到映射現象，但由於距離的關係，可以忽略掉其映射現象，詳細部分在本
文內容將做說明，因此，在計算上也比較方便，最後，吾人可將一三度空間轉化成二度空間，
更加能簡化其計算。本文亦利用數值模擬，計算捷運供電系統 22.8kV 電力電纜線所產生的電
磁干擾對通訊系統洩波同軸電纜之間的影響，並參考經濟部與交通部所制定的規範做標準，
且如何抑制從電力電纜線所輻射出的電磁場以及提高洩波同軸電纜抗磁場之能力，做深入的
研究。

二、捷運電力系統架構與洩波同軸電纜簡介

圖 1 所示為捷運電力系統之架構，從台電端拉進 161kV 電壓，再經由主變電站降壓成為
22.8kV，分別供給牽引電力系統與車站電力系統，本文則是針對牽引電力系統部份做研究。

台電 161kV
電力遙控系統

主變電站
22.8kV 22.8kV

牽引變電 車站 變電 發電機
站 (TSS) 站 (SSS)
DC750V
第 軌 車站設備

三
DC750V 廠站設備
電聯車

圖 1 台北捷運供電系統架構之簡圖