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。     

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。     

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.     

高速铁路牵引回流系统建模分析

高速铁路牵引回流分布复杂,有必要对其进行精确的建模分析。采用平行多导体传输线理论,搭建统一的牵引网数学模型,实现针对不同空间分布形式的牵引网阻抗和导纳的计算。运用埋地裸导线法对综合地线进行建模,弥补等效接地电阻法不能计算导线电流的缺点,且计及综合地线与其他导线间的耦合,研究不同回流导线中的电流分布比例,并与实测数据进行对比,验证埋地裸导线建模法及牵引网链式网络潮流算法的准确性,并探讨回流测试方案。     

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。     

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。     

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。     

综合接地对AT牵引供电网络参数影响的研究

建立了一个由16根平行导线构成的广义四端网络表征AT供电系统模型,以沪宁高铁无锡区段某供电臂为实例,计算与分析了综合接地系统接入后对钢轨电位、牵引网阻抗、钢轨及大地回流的影响.计算数据表明,综合接地对钢轨电位的降低有显著的作用,而对牵引网阻抗的大小几乎没有影响.     

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。     

牵引网对大地短路阻抗特性分析计算

针对电抗型故障测距装置查找故障点误差达数千米的问题,通过分析牵引网对大地短路时钢轨的电位、回流及影响因素,以及短路点附近的牵引网阻抗特性,获得阻抗增大的计算方法和故障点误差的原因。这对电抗型故障测距装置的整定计算和误差分析具有重要参考价值。     

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.     

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。     

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。     

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。     

高速铁路AT供电系统谐波谐振频率研究

给出了一种简便、直接计算牵引供电系统的谐波谐振频率的方法。通过对AT(autotransformer)供电方式下的单线牵引网进行三导体合并化简和去耦,得到其单位长度阻抗、电容。采用双端口网络对AT供电系统进行等效分析,获得牵引供电系统谐振频率的精确表达式。根据牵引网单位长度阻抗、电容及已知的牵引网长度即可推导出该牵引网的谐振频率。采用Matlab软件进行仿真分析,结果表明:通过该方法计算得到的牵引网谐振频率与仿真得到的谐振频率一致,证明了该方法的正确性。     

AT供电系统阻抗频率特性及谐波电流放大分析

为研究高速列车注入谐波电流与AT供电系统之间参数匹配引起的谐波谐振问题,根据经典Carson理论和多导体传输线理论,建立牵引网多导线等值∏型谐波模型。利用Matlab/Simulink仿真平台搭建模型进行仿真,研究了机车不同位置时、牵引网不同长度时和外部电源短路容量改变时对系统阻抗频率特性和谐波电流放大情况的影响,探讨了阻抗频率特性和谐波电流放大的相关性,得到了AT供电系统谐波谐振的相关规律,可以对AT牵引供电系统的谐波谐振现象研究提供参考。     

电气化铁道自耦变压器供电方式的原理分析

在自耦变压器供电方式下，对地中电流、钢轨过渡阻抗、自耦变压器漏阻抗以及电磁干扰诸因素间的辩证关系作出论证。根据戴维南（Thevinin）定理和互感消去法以及卡森（Carson）理论，导出牵引网的等值电路，并对牵引网阻抗的理论与计算方法，作出比较详实的分析。最后，经过理论分析，得出自耦变压器容量计算公式。     

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。     

基于ATP-EMTP的牵引网回路对动车组车体接地回路电气耦合作用研究

在高速铁路的运行安全中,车体电压和接地环流是很重要的影响因素。动车组在运行过程中,牵引网回路与车体-接地线-钢轨形成的回路之间存在电气耦合。本文对该电气耦合作用进行研究,推导供电方式下牵引网回路对车体接地回路的电气耦合系数;以CRH380BL型动车组为例,在ATP-EMTP平台上建立车-网耦合模型,建模中用受控源模拟牵引网回路对车体接地回路的电气耦合,并计算各部分模型参数。分别对考虑和不考虑电气耦合的情况开展动车组降弓工况、升弓工况和带载过分相工况的建模仿真,与实测波形进行对比,验证了模型的准确性。通过比较车体电压和接地电流仿真结果,发现该电气耦合作用对车体过电压和接地环流均有一定影响。     

包神铁路牵引网故障测距计算及应用

通过对牵引供电故障测距系统进行分析,建立直供加回流线供电方式下模型,通过分析直供加回流线供电方式故障测距原理,对包神铁路牵引网单位阻抗进行计算,将整定定值输入到继电保护装置中,完成实际运用,通过实际故障判断校验计算的准确性,从而指导接触网故障的查找,有效的压缩故障延时。