客运专线牵引供电系统回流仿真计算及贯通地线截面积分析

通过对客运专线牵引供电系统牵引回流的仿真计算,分析牵引供电系统回流的分布规律,研究贯通地线的回流和截面积的关系,提出贯通地线的截面积需同时满足稳态和暂态情况下的最大电流要求,为客运专线综合接地系统的贯通地线的截面积选择提供理论依据。     

电气化铁路接触网载流量计算方法

接触网载流量是电气化铁路的基础设计参数。传统方法计算接触网载流量时,只考虑接触网各导线自阻抗和导线间互阻抗对电流分配系数的影响。本文基于牵引网多导体传输线数学模型,给出了考虑回流电路影响时的接触网载流量计算方法,结合带回流线的直接供电方式牵引网和AT牵引网实例,对接触网载流量及各导线的载流利用率进行了计算。结果表明,当牵引网中存在距离接触网较近的回流导体时,传统方法计算出的导线电流分配系数存在明显误差。     

重载条件下牵引电流对桥梁区间信号电缆的影响研究

以重载铁路的信号电缆烧损故障为研究背景,研究AT供电方式和贯通地线的条件下牵引电流在信号电缆中的分布以及桥梁因素对其影响。首先,利用连续性微分方程和离散的节点方程对钢轨电流进行仿真计算和对比,并对重载条件下牵引电流分布模型中的关键阻抗参数进行计算。然后,建立AT供电方式和贯通地线条件下复线铁路全并联牵引供电系统的节点模型,给出不同牵引回流路径中的电流分配比例。研究桥梁因素对电流分配的影响,得出信号电缆双端接地时电缆外铠装和护套中的传导性电流。现场实际测试结果证明,实际电流分配与仿真结果基本一致。本综合模型可为分析牵引电流对电缆产生干扰的机理提供参考。     

电气化铁路长大隧道区段牵引回流特性研究

由于电气化铁路长大隧道区段牵引供电系统特殊的电磁环境与电气拓扑结构,导致流经钢轨的牵引回流比例较大并产生过高的钢轨电位,因此需对隧道区段内牵引回流及钢轨电位分布规律开展深入研究。建立隧道区段直供带回流线方式下牵引网链式模型,计算接触网刚性悬挂方式下的牵引网导线阻抗参数,并推导多导体阻抗与导纳矩阵,利用Matlab/Simulink仿真平台建立长大隧道区段牵引供电系统仿真模型。在此基础上,分析机车运行时牵引回流在各回流通路中的分配规律,并研究综合接地系统对隧道区段钢轨电流、钢轨电位的影响。结果表明:电气化铁路长大隧道区段设置综合接地系统后,牵引回流经钢轨回流部分明显降低,并有效抑制钢轨电位抬升。     

高速铁路常用供电方式接地回流研究

分析了在高速铁路常用的供电方式下，即带回流线的直接供电方式和AT供电方式下的接地回流情况，通过对2种供电方式下牵引网的等效电路建模、计算，得到钢轨电流和地中电流分布系数的近似计算公式，并对回流情况进行了分析。     

基于多导体回路法的牵引网电气参数计算研究

提出一种基于多导体回路法的牵引网阻抗计算方法,该方法不仅考虑了实际参与传输和回流的导体,还计及了大地回流。将包括大地在内的牵引网系统中导体按传输和回流功能进行分类,由参与传输和回流的不同导体构建回路,并求取由各回路自阻抗和互阻抗构成的阻抗矩阵,推导各回路电流分配系数和系统综合阻抗;考虑实际牵引网存在架空回流情况,分析大地对架空导体回路的影响,即将架空导体回路法、简化Carson公式及Dubanton公式计算的阻抗进行对比,结果表明大地的影响较小,可以忽略不计。针对渝黔铁路,对比分析多导体回路法和经典Carson理论推导的单位长度牵引网综合阻抗;结合渝利线丰石实际线路的短路试验进一步验证了多导体回路法开展电气化铁路计算和分析的有效性。本文提出的方法能对牵引供电系统进行较好的描述,较为精确计算牵引网综合阻抗,具有一定合理性和工程实用性。     

遂渝线无砟轨道综合接地系统钢轨电位及电流分布的分析

研究目的:结合遂渝线无砟轨道综合接地系统,对无砟轨道钢轨电位及电流分布进行分析计算,并得出相应的结论。研究结果:在回流系统无回流线和综合地线或有回流线无综合地线的情况下,钢轨电位将超过或接近120 V。因此,在对地泄露电阻较高的无砟轨道区段,应当在回流系统中进一步设置金属性回流通路(综合地线),以降低钢轨电位和接触电势。     

电气化铁路分区所接地网参数计算

提出了电气化铁路分区所接地参数计算的方法。通过建立牵引供电系统短路回流模型,仿真得到分区所短路入地电流的分流系数,确定在有无综合地线情况下分区所接地电阻限值。对2种土壤分布类型的地网进行仿真计算,得到最大接触电位差、跨步电位差及其分布;研究结论同样可用于AT所、开闭所。     

武广客运专线牵引网载流能力确定

高速客运专线牵引负荷特征较普速铁路有很大变化,在供电能力的诸多因素中,牵引网载流能力已经成为主要控制因素。文中结合牵引网导线的结构、材质、运行环境等,从热传导理论出发,分析、推导了牵引网导线载流能力计算的公式和方法,得出了牵引网各导线在不同工作温度下的载流能力数值。并针对武广客运专线采用AT供电方式,对AT供电方式牵引网各导线的电流分配系数进行了计算。最后,结合牵引网各导线载流能力和导线电流分配系数计算结果,确定了武广客运专线牵引网载流能力,解决了这一难题。     

牵引变电所地回流影响因素仿真分析

研究目的:电气化铁路牵引网是一个单相含地不平衡网络,正常运行时就存在地中电流。变电所地回流过大说明牵引网回流不畅,电流不得不从钢轨漏泄至大地并从大地经变电所接地网返回变压器。变电所地回流过大,接地网存在过热烧损危险,还会使接地网及沿线钢轨电位过高,跨步电压增大,并对轨旁信号设备的运行安全产生威胁。本文使用开发的仿真软件,对直供牵引网地回流进行计算,并对比和分析牵引网不同结构和参数对地回流大小的影响。研究结论:(1)牵引网回流网络与大地回流的阻抗关系是影响牵引变电所地回流大小的主要因素,减小回流网络的阻抗、增大地回路的阻抗以及减小电流漏泄至大地的路径都有利于减小地回流;(2)对于没有架设回流线的牵引网,增设回流线是减小地回流的有效措施;(3)解决地回流过大问题,要让列车泄向钢轨的电流有通畅的路径返回变电所,避免断路和过长的迂回路径;(4)本研究结果可为牵引变电所地回流的分析以及预防治理地回流过大提供参考。     

综合接地系统在山区电气化铁路应用的探讨

电气化铁道牵引电流是机车受电弓通过接触导线取流并向机车供电的电流,牵引电流必须具备回流路径。由于考虑了电流路径要构成闭合回路,按照能量守恒定律,总的回流应等于流经接触线的电流。为最大限度地减少十分有害的大地回流,迅速消除短路故障状态下钢轨和大地之间的电位差,保障人身安全和电气化铁道系统设备安全,应该采用综合接地系统,沿电气化铁道敷设贯通地线,这是完善供电方式的一项重要举措,也是适应当前我国大规模建设大功率、高密度、高速铁路以及地质条件复杂的山区铁路建设形势的迫切需要。     

直接带回流线供电方式的牵引网综合载流能力计算研究

针对采用直接带回流线供电方式的牵引供电系统,提出一种牵引网综合载流能力计算方法。从牵引网单导体入手,基于热力学理论建立电流通过导体时满足的热平衡方程,并分析方程中涉及的各热量有效计算方法,最终获得单导体载流量计算式。结合牵引网系统各导体空间位置关系和导体基础电气参数等,基于多导体回路法得到各导体电流分配系数。按各导体载流量除以相应的电流分配系数得到对应各导体载流能力,获得牵引网综合载流能力。所述方法在计算牵引网导体载流量时结合牵引供电系统实际情况,推导牵引网各导体载流能力时考虑了牵引网中传输导体及回流导体构成的实际回路,计及了各回路自感及互感的相互影响。     

牵引供电系统对埋地管道阻性耦合交流干扰建模及仿真

牵引供电系统对埋地管道阻性耦合干扰原理分析表明,埋地管道的管地电位主要受"钢轨—大地"回路传播常数的影响,由牵引供电系统的电气拓扑结构及其设计参数决定。在此基础上,运用CDEGS软件建立牵引供电系统对埋地管道的阻性耦合交流干扰模型,计算牵引供电系统的短路阻抗和埋地管道的管地电位,与传统Carson理论计算结果的对比验证了该模型的准确性。针对牵引供电系统特殊的电气拓扑结构,研究牵引变电所接地电阻、回流网阻抗和钢轨泄漏电阻在电力机车距牵引变电所不同位置时,对埋地管道管地电位的影响。结果表明:牵引变电所接地电阻越小,埋地管道距牵引变电所越近,其管地电位越高;与单线铁路相比,采用上下行钢轨横联方式的复线铁路,降低了回流网阻抗,也降低了埋地管道的管地电位;钢轨对地绝缘防护越好,钢轨泄漏电阻越大,埋地管道的管地电位越低。     

客运专线综合接地系统中贯通地线的几点思考

从目前建设的客运专线角度出发,研究综合接地的工程实施及接地的总体技术方案,得出贯通地线是综合接地系统中的关键环节。从贯通地线的选材,埋设、牵引回流等角度进行分析,提出从土壤电阻率、牵引回流等几个方面在客专工程实施时进行考虑,合理地选择贯通地线的种类。     

牵引网杂散电流的研究

根据陇海、宝中和宝成等三宝成等三条电气化铁路的接触网支柱地线中电流测试结果的分析，建议接触网增设回一，从根本上减小回流对牵引网的不良影响。     

电气化铁道架空回流线截面的选择

目前带回流线的直接供电方式在电气化铁道中被广泛采用。本文应用电磁耦合原理对带回流线的直接供电方式牵引网进行了分析计算,就回流线截面对牵引网电流分配、弱电线路的屏蔽效果和牵引网阻抗等各方面的影响进行了计算,结合回流线价格对回流线截面的选择进行了技术经济比较,为实际工程中回流线截面的合理选择提供了依据。     

特长铁路电气化隧道刚性悬挂电气参数的分析

分析了特长隧道刚性悬挂牵引网阻抗、分布电容等电气参数的计算方法,对利用Carson法和Tylavsky法计算的隧道内阻抗进行了对比,并结合牵引网阻抗的现场实测值进行了验证,提出了Carson法可以用于隧道内计算的论断,并以确定的牵引网阻抗为基础,计算了牵引网电流分布系数,为电气化隧道采用刚性悬挂方案提供了借鉴.     

基于模态分析的牵引供电系统谐波谐振过电压研究

针对高铁牵引供电系统的谐振过电压问题,通过分析其谐波特性,综合考虑线路集肤效应及分布参数的特性,研究由接触网、馈线、钢轨回路(包括大地)、回流导线以及牵引变电所至接触网的馈电线等构成的牵引网的参数计算方法,建立牵引网线路等效模型,使用该模型计算牵引网线路参数;采用模态分析方法解耦牵引网与电力机车的耦合关系,确定基于车网耦合的牵引供电系统的谐波谐振次数、电压波形、影响范围等数据以及所引起的牵引网过电压机理;通过EMTP-ATP软件建立基于AT供电方式与CRH2型动车组的车网耦合仿真模型,得到牵引网网压状态.通过与实测的机车负荷、谐波电流等数据对比可知,仿真结果与实测数据分析结果一致,验证了该方法的正确性.     

不同牵引策略下地铁杂散电流动态分布研究

基于3种经典牵引策略思想,建立了不同牵引策略下的列车牵引模型。将回流系统等效为4层结构的平面分布参数电阻网络,建立了地铁杂散电流分布模型。通过牵引供电等效计算,将不同牵引策略下的列车牵引模型与杂散电流分布模型相结合,构建了动态边界条件,得到了不同牵引策略下的杂散电流动态分布模型。在所建立的杂散电流动态分布模型的基础上,提出一种杂散电流泄漏总量的计算方法。利用MATLAB软件,对不同牵引策略下的杂散电流动态分布模型进行仿真研究,可为杂散电流的腐蚀防护提供一定的理论参考。     

电气化铁道架空回流线截面的选择

目前带回流线的直接供电方式在电气化铁道中被广泛采用。本文应用电磁耦合原理对带回流线的直接供电方式牵引网进行了分析计算，就回流线截面对牵引网电流分配、对弱电线路的屏蔽效果和牵引网阻抗等各方面的影响进行了计算，结合回流线价格对回流线截面的选择进行了技术经济比较，为实际工程中回流线截面的合理选择提供了依据。