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。     

铁路站场牵引回流系统的回流特性研究

在一些大型站场中,存在回流不畅、钢轨电位过高等回流问题,当发生接触网对支柱短路时,上述问题更加严峻。为了研究大型站场中牵引回流系统的回流特性,需要针对列车正常运行和接触网对支柱短路两种状态进行研究,运用接地分析软件CDEGS搭建相应的仿真模型,并根据所建模型进行仿真分析。由仿真结果可知:无论列车正常运行还是发生接触网短路故障,站场中只有小部分吸上线工作,因此导致钢轨上有较高的牵引电流;在发生接触网对单独接地支柱短路故障时,支柱周围存在地电位过高等安全问题。针对以上问题,提出在牵引变电站附近多架设两条吸上线、将站场两端的贯通地线与回流线相连和将单独接地支柱底端与两侧钢轨的扼流变中性点相连的措施。通过仿真分析,提出的措施方案能够较好地改善站场中存在的回流问题并解决短路故障带来的安全问题。     

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。     

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。     

AT供电方式下高速铁路钢轨电位抑制措施

AT供电方式下接触网的额定电压为25 kV，最高工作电压为27.5 kV，为保证人身安全和设备安全，必须配套设计安全可靠的回流装置以降低钢轨电位，减弱地回流过大的危害。本文探讨在AT供电方式下加装回流线、上下行钢轨横向连接、加装CPW线、改良部分区段土壤电阻率、特设综合地线等几种钢轨电位抑制措施，以确保人身安全和设备安全。     

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。     

复线AT牵引网上下行反相供电新方式

我国常规的复线AT牵引网结线方式为上下行并联供电。所谓上下行反相供电,是指上下行线馈线供电电压有180。相位差,即上行T线与下行F线并联,而上行F线则与下行T线并联。这种供电方式对AT牵引网技术经济指标可产生重大影响。本文对反相供电的特性进行了全面分析,对其可行性进行了评估.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

电气化铁路对通信线路的干扰影响及防护措施

电气化铁路对通信线路存在静电感应电压影响、电磁感应影响和噪声干扰。针对各种干扰影响,普遍采取以下措施:一是吸流变压器-回流线(BT)方式,通过回流线中的电流与接触网中的反相牵引电流形成互相抵消的电磁场;二是吸流变压器-钢轨方式,该方式使电流沿轨道回路流回牵引变电所,钢轨和接触网中产生的电磁互相抵消;三是单设回流线方式,在接触网支柱上仅架设一条与钢轨并联的导线,使钢轨中的电流尽可能经由回流线流回牵引变电所;四是自耦变压器(AT)方式,由接触网、钢轨、正馈线和AT组成供电回路,有效地减弱对通信线的电磁影响;五是同轴电力电缆方式,利用电缆的内导体作为正馈线,与接触网相连接;电缆的外导体作为回流线,与钢轨连接,改善供电回路内的对称性。     

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。     

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。     

链形悬挂电流分配及接触悬挂载流截面研究

基于WEBANET和IMAFAB程序工具,对我国300km/h及以上客运专线牵引供电系统进行了仿真计算,依据牵引网各导线电流分配关系确定的链形悬挂允许载流量与仿真数据中的载流量需求进行对比,从供电计算的角度提出了接触线可采用截面120mm2铜合金导线方案,既节省了投资,又提高了接触线波动传播速度.     

横向连接线及吸上线在工程中设置的探讨

在电气化铁路区段,为保证人身和设备安全、平衡上下行线间的牵引电流、减少电磁干扰对周围环境的影响,信号专业需在ZPW-2000A轨道区段设置横向连接线,电力牵引专业需对应设置吸上线.针对两专业如何进行“匹配”设置进行探讨.     

交流电气化铁道的钢轨对地电位问题

电气化铁道的钢轨除了作为机车车辆的走行轨之外,还兼作牵引供电网络的回流导体.直接铺设在道床上的钢轨与大地间并没有良好的绝缘,部分牵引回流通过轨-地间的横向过渡电阻泄入大地,形成钢轨对地电位,有可能危及旅客和线路维护人员的安全.本文对钢轨电位的发生机理和降低钢轨电位的可能措施作了全面分析,可供电气化铁道供电工作者参考.