高速铁路牵引网的直击雷跳闸率计算

近年来高速铁路牵引网的雷击跳闸事故不断增多,严重威胁高速铁路的正常运行。高速铁路建于高架桥的比例较高,而没有专设避雷线,容易遭受雷击,因此直击雷跳闸率较高。本文基于经典电气几何模型分析牵引网的直击雷跳闸率,考虑雷击入射角与风速的影响对电气几何模型加以改进,并结合蒙特卡罗法模拟计算不同雷击入射角与不同风速范围下牵引网的直击雷跳闸次数。当所处环境的风速升高两倍,计算所得接触线及正馈线的绕击率均升高至少一倍。雷击入射角的不同会影响线路的暴露距离,当雷电入射角较小,在[0,π/4]范围内时,架空地线刚好被屏蔽,其绕击率为0。计算结果可为牵引网的防雷工程提供参考。     

基于击距法的高速铁路牵引网防雷特性研究

研究目的:近年来,雷击引起高速铁路牵引网跳闸事故增多,严重危及铁路运营及人身安全.本文意在利用击距法模型对高速铁路高架桥段牵引网典型布置方式下雷击特性进行定量分析计算.研究结论:计算结果表明,牵引网典型布置方式下发生雷击总跳闸次数很高,达25.378 78次/(100 km·年),其中,雷击正馈线引起牵引网跳闸为25.150 8次/(100 km·年),占到总跳闸次数的99.1％,牵引网跳闸明显由雷击正馈线引起;提出了牵引网优化改进方案,以方案一为例,牵引网总的雷击跳闸次数仅为13.257 9次/(100 km·年),比典型布置方式下牵引网总跳闸次数降低了52.2％,对今后实施防雷具有重要参考价值.     

重载铁路牵引网雷击仿真模型比较研究

利用PSCAD/EMTDC对重载铁路牵引网进行仿真建模,运用互耦合线路(Mutually Coulped Wires)模型和贝杰伦(Bergeron)模型对带回流线的直接供电方式进行仿真,通过比较正常与雷击故障两种情况下的接触线首端电压电流仿真结果验证了模型的合理性.对于雷击故障而言,贝杰伦模型具备更好的电磁耦合特性,更能表征雷电流在重载铁路牵引网中的传播特性,将贝杰伦模型作为重载铁路牵引网的导线模型,对牵引网几何结构进行建模具有更好的仿真效果和参考价值.     

多导体牵引网雷击跳闸率研究

牵引网所经地区地形复杂,因此极易发生雷击跳闸事故。本文借助规程法与击距法分别对牵引网雷击跳闸次数进行了定量计算,结果表明:2种计算方法下牵引网总雷击跳闸次数相当,但采用规程法不能反映每根导体跳闸次数;同时,研究发现牵引网雷击跳闸主要由直击雷引起,感应雷占的比重很小仅为0.64%;而采用规程法计算的牵引网感应雷跳闸占总跳闸20.26%;该研究结果将为今后高速铁路牵引网雷电防护设计提供重要参考。     

基于扩展解耦法的AT牵引网钢轨电位分析

为解决AT牵引网的钢轨电位分析问题,本文使用导体合并算法对牵引网进行合并、简化,基于扩展解耦法计算出其他导体对接地回流网络的感应电流,并使用多导体传输线理论计算钢轨电位的分布。该算法可对任意复杂的接地网络进行分析,且存储容量、计算量均较牵引网链式电路模型少。仿真结果表明:该算法与牵引网链式电路模型计算结果相吻合。根据IEC标准62128-1对钢轨电位的安全性进行了评估。     

牵引供电系统三相模型及其序网

讨论了采用各种不同接线变压器的牵引供电系统的三相模型,并利用对称分量法得到了序网模型.该模型可用于现有的三相潮流计算程序来分析牵引供电系统对电力系统的综合作用和影响.     

高速铁路隧道及高架桥路段牵引网建模与分析

在高铁全并联AT供电方式下的牵引网链式模型基础上,推导多导线的阻抗及导纳矩阵;结合四周无限隧道模型及电磁场理论,计算隧道中导线的自阻抗、互阻抗和分布电容,并求牵引网供电回路和高架桥桥墩间的耦合系数;在Simulink仿真平台里搭建各路段牵引网仿真模型,通过分析该模型输出电气量,验证了所建模型的正确性。在此基础上,研究了负载位置变动高铁牵引网特殊路段的牵引网电压及钢轨电位的分布规律。     

计入保护线影响的AT牵引网等值电路推导

为了方便分析AT牵引网的电气特性,通常采用等值电路的分析方法。目前采用的AT牵引网等值电路忽略了保护线对牵引网电气特性的影响,势必带来较大的误差。本文通过比较AT牵引网中保护线与钢轨辅助连接不同间隔距离的牵引网阻抗特性,发现当该间隔为1.5km甚至更小时,进行牵引网阻抗计算可以近似把保护线和钢轨等效成一条线路。对等效后的AT牵引网电路根据戴维宁等效定理消去AT,并应用AT牵引网中的各电流关系立电流方程组,采用比较系数法消去互感,最后推导得出计入保护线影响的AT牵引网等值电路。采用Matlab/Simulink按照原电路分析的假设条件建立仿真模型,通过仿真实验值与理论计算值对比,验证了公式推导的正确性。     

城市轨道交通直流牵引网稳态短路电流计算

基于建立的整流机组外特性模型及牵引变电所、牵引网数学模型,利用电路图法求解单边供电和双边供电直流短路电路中的各个参数,推导直流侧牵引网单边供电和双边供电短路稳态模型中各牵引变电所供给的短路电流及短路点短路电流的表达式,并通过实例分析对直流牵引网稳态短路电流进行计算。     

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.     

高速铁路运行牵引变电站接地安全测量计算分析

高速铁路牵引变电站投运之后其接地网与综合接地系统以及电力系统进线避雷线连接,变电站接地拓扑结构发生巨大变化,此时对牵引变电站的接地安全校验不应仅局限于变电站本身。为研究运行牵引变电站接地安全性,现场测试运行牵引变电站分流特性和站址土壤结构,并运用数值仿真计算手段,结合现场实测数据和计算结果对运行牵引变电站开展接地安全分析,同时对比分析牵引变电站接地网连接和不连接进线避雷线时的测量和计算结果。结果表明:高速铁路牵引变电站接地安全校验应结合工程具体情况整体考虑,避免只简单注重接地阻抗值是否低于0.5Ω;牵引变电站接地网连接电力系统电源进线避雷线后,接触电压、跨步电压和地电位升均有较大幅度的下降。研究成果已在深茂高铁沿线牵引变电站接地安全校验中成功应用,通车后牵引变电站安全稳定运行。     

带容许信号区间通过信号机点灯电路探讨

在四显示自动闭塞区段由于线路坡度、机车牵引动力等条件的限制,经过牵引计算,需要在启动困难的地段设置容许信号,这就要求信号专业考虑增加容许信号点灯电路。容许信号增加后会出现通过信号机点灯与地面编码不一致的情况。针对这种情况,依据有关设计规范,提出具体的解决办法。     

多雷区牵引变电所防雷设计探讨

结合电气化铁路多年的工程设计经验,依据湘桂线地处南方多雷区的工程特点,提出了牵引变电所一次、二次设备的直击雷、感应雷防护措施及牵引变电所防雷接地方案,可供电气化铁路牵引变电所的防雷设计同仁参考。     

牵引变电所二次系统防雷措施研究

分析了雷电侵入牵引变电所二次系统的主要途径，结合牵引变电所的特点，给出了牵引变电所二次系统几种具体的防雷措施。为保证牵引变电所的正常运行，一次系统需结合实际情况采取综合防雷措施。     

牵引变电所二次设备防高压侵入技术研究

目前牵引变电所有较为完善的防雷电和接地设计,但针对二次设备烧损的事故仍有发生,影响到牵引变电所的安全运行。针对牵引变电所馈出供电线防雷、接触网隔离开关接地方案和所内综合自动化系统的电源回路进行深入分析,研究出多项影响牵引变电所二次设备安全的因素和机理,提出接触网架设避雷线、完善隔离开关接地、改进综合自动化系统电源回路等提高牵引变电所二次设备可靠性的措施。这些措施能够提高牵引变电所设备防强电侵入的综合能力。     

轨道交通架空接触网防雷综合技术研究

在轨道交通中,牵引供电系统提供列车牵引动力,架空接触网作为牵引供电系统的重要组成部分,向动车组供电授流。轨道交通供电系统一般采用架空接触网授流制式,在轨道交通采用高架桥敷设形式时,接触网系统则成为区域内的相对高点,遭受雷害的几率增加。针对供电系统架空接触网防雷综合技术策略进行研究,分析架空接触网防雷综合技术需重点解决的关键问题,归纳提出了行之有效的技术对策。     

直流牵引网短路电流的计算

轨道交通直流牵引网短路电流的计算可为变电所设备的选择、继电保护设计、牵引变电所运行方式的确定等提供重要依据.给出了短路电流计算的数学模型,并利用可视化语言CVI完成了短路电流仿真计算;分析了整流机组外特性线性化对短路电流计算的影响.整流机组的外特性呈非线性特性,采用分段线性化的处理方法能够满足实际工程设计对计算精度的要求.     

电气化铁道牵引网谐波电流放大仿真分析

在电力传输线等效理论基础上,根据牵引供电系统等值电路,对牵引供电系统中的谐波电流放大以及系统的谐波谐振进行了理论推导。采用某电气化铁道典型数据对牵引网中的谐波电流放大现象进行了仿真分析,并利用电磁暂态仿真软件,对上述仿真分析进行了实验验证,结果基本吻合。通过理论推导以及仿真分析得出了牵引网长度、机车位置以及牵引网的不同位置处等因素与牵引网发生谐波电流放大的关系,可以对牵引供电系统的谐波电流放大以及谐波谐振现象研究提供理论依据和参考。     

高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真技术的研究

高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真主要包括动车组运行的牵引负荷功率计算和牵引供电系统的潮流计算。通过建立牵引计算模型得到动车组运行过程中的电气负荷特性,基于多导体传输线模型,建立牵引网等值电路,基于牵引变电所端口电气量通用变换关系,建立牵引变电所等值电路,基于牵引负荷功率进行牵引供电系统潮流计算,可以得到动车组运行过程中牵引供电系统的电压和电流的变化。以此为基础,编制了高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真程序,通过仿真程序对云南省开通的首条高速铁路—长昆客运专线邓家山牵引供电系统进行了仿真计算,计算结果与中国铁道科学研究院的实地测试结果相一致。高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真技术的研究对于深入研究高铁牵引供电系统的运行规律,对供电系统中各种供电指标的核查、校验等具有重要意义。