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.     

青藏铁路西格二线牵引供电质量与回流特性分析

青藏铁路西格二线是目前我国海拔最高的电气化铁路,对牵引供电系统供电能力与供电质量提出更高的要求。选择西格二线典型区段开展牵引供电系统综合测试,基于相关标准,定量分析包括电压偏差、功率因数、谐波畸变与三相电压不平衡在内的主要供电质量指标,对比牵引负荷、牵引回流与钢轨电位分布,分析各参数之间的相关性以及机车位置变化对回流特性影响。研究表明测试区段牵引网压水平较好且牵引回流较通畅,但外部电源短路容量偏小,有必要采取措施解决电能质量超标问题,对特殊区段还需要进行钢轨电位的跟踪测试,为高原电气化铁路的设计、建设与运营提供必要参考。     

关角隧道内牵引供电与回流系统综合测试与分析

以青藏铁路西格线关角隧道为例,结合隧道电气结构与布置方式,计算牵引供电系统主要参数,提出牵引供电与回流系统测试方案,测试牵引负荷特性、钢轨电位、钢轨电流和土壤电阻率,对牵引负荷过程和牵引回流分布进行同步测试,分析牵引负荷、钢轨电流和钢轨电位分布规律。同时,针对牵引回流特性进行分析,主要技术参数满足相关标准与规范,为青藏铁路电气化区段的安全运营提供重要保障。     

某隧道牵引电流及钢轨电位分布测试与仿真研究

在电气化铁路中列车轨道是牵引电流回流通道的一部分,钢轨对地电位容易对信号电缆芯线产生干扰。通过对某隧道牵引电流回流值与钢轨对地电位的测试实验,验证建立直供带回流线供电网络模型的正确性,探究是否存在横向连接、贯通地线截面积、单双回流线对钢轨对地电位的干扰,为设计新线和改造列车供电系统提供相关的理论支撑。     

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。     

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。     

重载电气化铁道钢轨电位的测试与分析

电气化铁道重载区段因机车功率高,牵引回流大,使得钢轨电位过高现象非常明显。钢轨电位升高对人员生命安全、沿线设备、轨道信号电路、钢轨与枕木之间的绝缘等产生一系列不良影响。本文以大秦重载铁路实时同步测试数据为依据,详细分析重载铁路钢轨电位的形成机理、分布特性及影响因素。计算钢轨电位的衰减常数及半衰长度。通过AT网络短回路模型,推导出钢轨电位数学模型。基于MATLAB/Simulink仿真工具提供的通用模块,建立重载铁路牵引供电系统仿真模型,并对钢轨电位影响因素进行仿真研究。     

城轨供电系统功率分配影响下钢轨电位异常升高研究

城市轨道交通直流牵引供电系统钢轨电位升高问题已成为线路运行安全的难题,其异常升高机理及分布规律尚待阐明,基于单供电区间单列车的分析方法与实际线路多列车并列运行工况差距较大。为研究城轨多列车多变电所并列运行下系统功率分配对钢轨电位异常升高的影响,建立城轨供电系统平行多导体模型,并针对回流系统模型等效及参数计算进行分析;基于有向图理论建立城轨供电系统功率分配计算方法,进行多节点功率计算;基于实际城轨线路参数,仿真计算系统多列车动态运行时的功率分配及钢轨电位,结合具体时刻分析功率分配对钢轨电位的影响。分析结果表明,钢轨电位受系统功率分配影响较大,优化系统功率分配可有效控制系统钢轨电位异常升高问题。     

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。     

城市轨道交通排流装置与钢轨电位限制装置并柜建模分析

介绍了城市轨道交通直流牵引供电系统结构,并建立了包含排流装置与钢轨限制电位装置(OVPD)的直流牵引供电系统仿真模型,分析了上述2个装置动作时对系统杂散电流与钢轨电位的影响。其研究结论可为排流装置与OVPD并柜建模与规律分析提供基础。     

AT供电方式下影响钢轨电位的因素分析

本文主要研究了AT供电方式下影响钢轨电位的因素。在Matlab/Simulink环境下建立了AT牵引供电系统钢轨电位的数学分析模型以及仿真模型。考虑CPW线、钢轨的泄露电导率、AT漏抗以及钢轨横连线几种因数对钢轨电位的影响,并得出了结果。     

多区间多列车动态杂散电流建模分析

城市轨道交通普遍采用直流牵引供电系统,多变电所多列车并列运行,线路上所有变电所均有可能向各列车供电。针对多区间多列车杂散电流动态分布,建立了多电源叠加的杂散电流分布模型,仿真分析出全线杂散电流、钢轨电位、排流网对地电位等相关参数随时间、位置的变化。所提出的仿真模型及结果可有效应用于直流牵引供电系统回流参数动态规律分析。     

客运专线牵引供电系统电气特性的仿真研究

采用建模仿真的分析方法,以甬台温客运专线某一供电臂为原型,根据客运专线牵引供电系统的结构特点建立仿真模型。仿真分析了牵引网短路故障情况下,变电所测得的牵引网阻抗,并分析综合接地对牵引供电系统阻抗特性的影响;还仿真分析了在正常运行情况下,牵引网的电流分配关系。     

城市轨道交通列车再生制动能量穿越时钢轨电位分布规律仿真分析

当前,城市轨道交通钢轨电位过高引起的钢轨电位限制装置频繁动作、轨旁设备打火、杂散电流泄漏量增大等现象严重,对乘客人身安全及线路杂散电流水平有较大影响,而针对多列车动态运行过程汇总再生制动能量穿越时钢轨电位分布规律尚待进一步研究.对城市轨道交通供电系统动态运行过程中钢轨电位分布规律进行研究,建立系统供电-回流-列车全模型下钢轨电位动态分布模型.分析了多区间多列车并列动态运行情况下再生制动列车回馈至牵引网功率被其他供电区间列车利用情况下钢轨电位的变化情况.研究分析表明,系统多列车动态运行时,再生制动能量穿越情况对钢轨电位影响较大.     

电缆牵引供电方式电气特性研究

介绍了电气化铁路电缆牵引供电方式原理,分析了电缆供电牵引网电流分配关系,并在MATLAB/SIMULINK仿真环境下,建立了电缆供电方式牵引网仿真模型,仿真分析了不同分段距离下牵引网短路阻抗、牵引臂长距离空载和负载条件下电压损失以及不同电缆截面下电流分配系数。     

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。     

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。     

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。     

重载铁路直接供电方式下牵引回流分配及影响因素

通过某重载铁路站场牵引回流的现场试验,测量绝缘节2侧4条钢轨、上行侧吸上线及上下行侧横向连接线的回流情况;基于该站场基本参数,采用EMTP软件,建立不考虑各导线相互间耦合影响、仅考虑线路阻抗影响的牵引回流系统基础仿真模型,以及考虑钢轨、回流线、接触线和供电线相互影响的耦合仿真模型,并以实测数据验证耦合仿真模型的正确性;研究直接供电方式下横向连接线、接触线长度和上下行钢轨间距等因素对牵引回流分配的影响,并进行实例验证。结果表明:基于耦合仿真模型的仿真结果与实测结果一致;牵引回流的分配比例主要受接触线、钢轨、回流线及供电线相互之间的耦合影响,且各导线的耦合作用对站场上行侧回流线回流影响最为显著,回流分配系数为0.298;各导线间耦合作用是造成钢轨不平衡电流的主要原因。     

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。