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。     

津秦客运专线信号电缆受电磁影响测试与分析

研究目的:高速铁路沿线的信号电缆会受到牵引供电系统电磁危险影响。本文结合津秦客专联调联试,在唐山牵引变电所供电区段对一段2.7 km铁路信号电缆进行感应电压测试,设置电缆屏蔽层单端接地和双端接地,测试不同速度级正常行车情况下和接触网短路故障情况下,信号电缆芯线和屏蔽层的感应电压(电流),为评估高速铁路信号电缆受电磁干扰影响程度以及优化今后信号电缆电磁防护设计提供依据和参考。研究结论:(1)津秦客运专线正常行车情况下信号电缆芯线感应电压可达36 V,接触网故障情况下可达360 V;(2)目前信号电缆采用每3 km分段单端接地的设计方案在接触网正常运行情况下满足电磁干扰防护要求;(3)电缆近侧线路负荷产生的纵向感应电动势为远侧线路的1.3倍,牵引网直供方式产生的纵向感应电动势为全并联AT供电方式的4倍以上;(4)测试电缆屏蔽层双端接地时,对回流的分流很小,但同时在接触网发生短路故障时存在造成电缆烧损的风险,因此应根据信号电缆信息传输可靠性要求等级以及线路的具体情况来合理选择屏蔽层接地方式;(5)本研究成果能够为高速铁路信号电缆接地方式的选择和电磁兼容设计提供指导和参考。     

铁路10kV三相电力电缆接地短路电流对通信信号电缆的电磁影响

通过ATP-EMTP软件仿真计算和实验室模拟试验,研究铁路10 kV三相电力电缆短路电流对通信信号电缆的电磁影响。结果表明：电力电缆单相接地短路电流随着电力电缆长度的增加呈线性递增关系,而两相接地短路电流的大小与电缆屏蔽层接地电阻和供电变压器电源容量有关;电力电缆接地短路电流在通信信号电缆上产生感应电动势的大小取决于电力电缆和通信信号电缆平行铺设的长度、电缆间距、接地方式及电流的大小;电力电缆发生单相和两相接地短路故障时会在通信信号电缆上产生较大幅值的感应电动势,随着电缆间距的增大,感应电动势逐渐减小;通信信号电缆屏蔽层经综合地线接地比屏蔽层两端经接地装置接地时的感应电动势要大。根据仿真计算和实验室模拟结果,给出在电力电缆发生短路故障时,在屏蔽层不同接地方式、不同接地电阻、不同电缆间距时通信信号电缆最大铺设长度与电缆间距的关系。     

电气化铁路接地困难区段避雷线架设方式研究

在接地困难的路基段接触网支柱大多采用自然接地,支柱接地电阻较大,雷击避雷线后容易遭受反击。分析间隔接地改造和部分绝缘改造对接触网雷电防护性能的影响,并利用PSCAD/EMTDC仿真分析两种接地改造方案的雷电防护性能,从而确定合理的避雷线接地改造方案。研究结果表明:采用间隔接地改造时,接地改造后支柱耐雷水平有较大提高,未改造支柱耐雷水平几乎不受影响,并且接地改造间距小于200 m时雷击跳闸率有较好改善,大于200 m以后雷击跳闸率基本没有改善;采用部分绝缘架设时,导线绝缘子由最初的反击过电压闪络演变成感应过电压闪络,无论避雷线绝缘肩架的绝缘等级高低,都无法提高接触网的耐雷水平和雷击跳闸率,因此不建议采用避雷线绝缘架设模式。     

高速铁路27.5kV电缆金属护层的雷击感应电压

在建立并验证高速铁路27.5kV电缆分布式参数等效模型的基础上,采用MATLAB软件仿真研究接触网避雷器经接地电阻接地、避雷器故障导致绝缘子发生雷击闪络2种工况下,雷电流波经接触网入侵电缆线芯导体时接地电阻和土壤电阻率对电缆金属护层雷击感应电压的影响,以及电缆长度、雷电流波陡度对电缆金属护层雷击感应电压的影响。结果表明:电缆金属护层的雷击感应电压最大值随避雷器接地电阻的增加而增加,呈线性关系,当接地电阻增加到10Ω时,入侵电缆线芯的雷电流最大值约为13kA,说明避雷器发挥的保护作用受限;避雷器故障导致绝缘子发生雷击闪络时,如果土壤电阻率大于800Ω·m,电缆金属护层的雷击感应电压最大值超出外护套冲击耐受电压,可能导致击穿外护套;长度为500m的电缆其金属护层的雷击感应电压最大值最小;电缆金属护层的雷击感应电压最大值随着雷电流波陡度的增大而增大,但增长率逐渐下降。     

一种基于导电混凝土的接触网支柱基础接地方法

为解决高土壤电阻率地区牵引供电系统的接地问题，文章提出一种基于导电混凝土的接触网支柱基础自然接地方法。围绕机械强度和导电性能进行导电混凝土的配比优化，筛选出20%石墨+2.5%钢纤维的复合导电相材料；对导电混凝土接触网支柱基础自然接地方案和接地效果进行了分析，发现该方案的接地电阻降低了73.16%，将相邻的多个接触网支柱基础相连时，可满足牵引供电系统接地电阻的要求。对雷电冲击下导电混凝土支柱基础的电热特性进行了分析，发现导电混凝土接触网支柱基础在泄放雷电流时温升较小，内部温度分布均匀，不易受到结构应力的影响。文章所提基于导电混凝土的牵引供电系统接地方法，只需将施工时的浇筑材料由普通混凝土替换成导电混凝土即可，实施简单便捷，为高土壤电阻率地区电气化铁路的接地提供了一种新的方法。     

雷击接触网高速动车组的车体过电压分析及抑制措施

我国高速铁路采用大跨度高架桥结构,接触网离地面较高,容易遭受雷击进而引发动车组故障,给列车安全运行带来隐患,因此有必要探究雷击接触网时高速动车组车体过电压及其抑制措施。本文基于接触网电气模型和高速动车组电路结构,利用Pspice建立雷击接触网时车体过电压仿真模型,定量分析车体接地电阻参数对过电压的影响,提出抑制过电压的措施。仿真结果表明:雷击接触网时,受电弓所在的车体过电压幅值可达43.45kV,距离受电弓越远车体过电压越低;接地电阻器的分布电感对各车体过电压影响较大,且与车体所在位置有关,对距离受电弓越近的车体,影响越大。将2~5车的接地方式改为直接接地方式或电阻器并联电容的方式均能有效抑制车体过电压,且当并联的电容值大于10μF时,二者对过电压幅值的抑制程度基本一致,并在电阻器并联电容的基础上,通过减少接地电缆长度能够进一步降低车体过电压,将各车体过电压抑制在2kV以内。本文研究结果为车体过电压的进一步分析提供了理论依据。     

香港地区电气化铁路直流电力牵引系统电力电缆的雷电过电压分析

针对香港地区的电气化铁路直流电力牵引系统,采用电力系统仿真计算软件EMTP研究直流电力牵引系统中电力电缆上的雷电过电压.在分析直流电力牵引系统结构的基础上,分别构建接触网、支柱与其他竖直导体、绝缘子、避雷器和接地电极的电路仿真模型,搭建了1个完整的直流电力牵引系统EMTP仿真模型.在建模过程中考虑了土壤的非线性离子化特性和绝缘子的闪络特性.以香港地区某电气化铁路的牵引系统为例,计算不同雷击位置下电缆槽中电力电缆上的雷电过电压,分析发生绝缘闪络的风险和支柱接地电阻对电力电缆上雷电过电压的影响,建议降低支柱接地电阻以有效减小电力电缆上的雷电过电压.     

电化区段信号电缆接地与烧损预防措施探讨

近年来铁路先后发生多起信号电缆大面积烧损的事件,究其原因,主要是由于外部磁场的影响较大、电缆的接地方法不合理。对由外部磁场干扰而产生感应电流、电压的原理进行分析,并探讨电缆接地的方法,提出电缆接地的优化方案和防电缆烧损的措施,为工程实施和维护管理提出可行性建议。     

10 KV电力与信号电缆之间平行间距的研究

建立了铁路10kV三相电力电缆两相异地短路对邻近敷设的信号电缆产生纵向感应电压的计算模型.通过仿真计算和理论分析,研究了电力电缆两相不同点接地短路对信号电缆的危险影响,提出了信号电缆在不同接地方式、不同接地电阻下10kV电力电缆与信号电缆之间平行间距的关系.     

电气化铁路接触网雷击过电压研究

在运用电气几何模型对接触网捕雷面进行分析的基础上,考虑地阻抗对导线参数及场线耦合的影响,利用修正的电报方程对雷击时接触网上的电压、电流分布进行求解。建立了绝缘子闪络模型,对雷击过电压下绝缘子闪络进行仿真,分析了支柱通过钢轨接地、支柱上架设避雷器等方式对接触网雷击过电压的影响。仿真结果表明,地阻抗会对接触网雷击过电压的幅值及波形产生一定的影响,应根据设备实际的绝缘配合水平来配置避雷器。     

重载桥梁区段信号电缆防护牵引电流影响的改造措施

由于重载铁路牵引电流增大,对轨旁信号电缆的干扰也趋于严重,尤其在桥梁区段,甚至出现电缆烧损的情况。在此背景下,首先对大秦线AT供电和贯通地线条件下的接地方案和特点进行概述,系统总结重载条件下信号电缆对牵引电流干扰进行防护的改造措施,包括消除可能引起电弧放电的电位差、对信号电缆和贯通地线进行物理隔离、必要条件下加设地网、对贯通地线进行断线检测、有效防止接触网闪络等现象、信号电缆双端接地宜改为单端接地等。     

大型高架车站信号电缆过轨方案研究

大型枢纽高架站一般站场规模较大,对于信号专业而言,室外信号设备多且信号电缆数量巨大。高架站上信号电缆敷设条件比地面站更为苛刻,桥上电缆槽及过轨设置条件有限。由于设计阶段未对整个站场电缆分布及过轨进行合理规划,且站前和站后专业接口分工尚无具体规范可依,导致后期施工无条件过轨,而采取其他临时补救措施又造成后期施工困难、设备接管单位维护不便、工程造价提高等。本文研究大型高架车站信号电缆过轨方法,并结合桥梁及轨道型式、电缆数量提出针对性过轨方案,以期对后续项目建设提供指导。     

轨道交通供电电缆单相接地感应电压仿真研究

研究目的:城市轨道交通供电环网电缆发生短路接地故障时,故障电流在不接地端的金属护套产生幅值很大的感应电压,若超过外护套的承受能力,外护套就会被击穿,直接威胁城市轨道交通的安全运行,为研究短路接地故障对供电环网电缆金属护套感应电压影响并指导工程设计,在ATP-EMTP中建立模型,对电缆截面、接地电阻、电缆长度、电缆排列形式等因素进行仿真分析。研究结论:(1)发生单相接地故障时,电缆截面、接地电阻值、电缆长度对非直接接地侧金属护套感应电压干扰较小,故障相的感应电压最大,距离故障相越近,健全相的感应电压越大;(2)负荷侧发生单相接地故障时,金属护套感应电压基本不受电缆布置形式的影响;(3)本研究结果可为城市轨道交通供电环网电缆的设计提供理论基础,具有工程指导价值。     

高速铁路防雷接地技术的研究——接触网的防雷

高速铁路的接触网随着电气化铁道分布极广,所经过地区的地理、地势、气象、气候条件差别较大,情况复杂,由于没有避雷线,易遭受雷击引起损坏.为了提出高速铁路接触网防雷措施和技术,文章首先阐述了国内外接触网防雷现状,然后分析了雷击接触网时的过电压情况以及接触网上安装避雷器的优缺点,为接触网防雷接地设计提供了理论依据.     

山区城市地铁供电系统设计关键技术

结合贵阳市轨道交通1号线工程,分析山区城市地铁供电系统设计关键技术,分别就列车再生制动能量回馈方案,长大坡道牵引网上、下行并联方案,特殊区段环网电缆敷设方案,特殊区段接触网安装方案和高土壤电阻率地区接地网设置方案进行探讨。随着1号线的试运营,这些设计方案部分已取得预期效果,希望对后续山区城市地铁供电设计有一定的借鉴和参考。     

高速铁路站场接触网辅助设计关键技术研究与开发

高速铁路接触网设计分为站场和区间设计,而站场设计时线路错综复杂,比起区间设计更加困难.针对站场设计规则和接触网设计数据驱动约束,研究站场接触网数据驱动技术、线路识别关键技术,在.NET平台上用ObjectARX开发包进行二次开发,辅助设计人员进行接触网设计,解决线路识别、支柱布置、支柱对称、数据存储等关键问题.设计人员只需要简单的操作就能在短时间内完成以往耗费大量时间的工作,设计结果满足实际需求,提高了设计效率.     

对高土壤电阻率地区牵引变电所接地技术的分析

从接地的实质出发,论述短路电流是接地电阻的控制因素。从土壤湿度、土壤温度、土壤结构类型等3个方面分析土壤电阻率对接地电阻的影响,提出高土壤电阻率地区变电所降阻措施,以及接地网设计的一些方法。     

雷击接触网高速列车车体过电压分析

我国高速铁路大都架设在空旷的野外和高架桥上,没有避雷线的防护,并且高速铁路线路分布地域广,接触网遭受雷击的概率较大。接触网段遭受雷击时将会引起列车车体过电压,危害车内信号监测与控制设备的安全。基于某型动车组的车体接地方式,阐述了雷击接触网时车体过电压产生的机理及入侵途径:一是雷电流通过避雷器注入车体时引起车体电势瞬时抬升,二是接触网中的雷电流在车体-钢轨回路中产生感应电势。通过理论分析和软件仿真,得出在典型雷电波击中接触网时,车体瞬时电势幅值,并提出了降低车体过电压的措施。     

地下车站顶板上方设置 人工接地网的合理性研究

为了研究在地下车站结构顶板上方设置人工接地网时的电气参数合理性,采用 CDEGS 软件建立地下车 站的接地网模型,对比接地网在车站结构底板下方和车站结构顶板上方的工频接地电阻值区别,并由此展开车站 结构顶板上方的土壤电阻率、结构顶板上方覆土土壤厚度和接地网网格尺寸、导体直径的细化研究,结果表明： 车站结构顶板上方的土壤电阻率和土壤厚度对接地电阻值起重要作用,接地网的网格尺寸和导体直径对电阻值的 影响甚微,最后对接地网上方地表的接触电压和跨步电压等安全性指标进行研究。结果表明：当发生严重的短路 接地故障时,在车站结构顶板上方设置接地网并不会引起地表上方的接触电压、跨步电压超标,具有较高的安全 系数,证明在地下车站结构顶板上方设置人工接地网的电气参数是符合相关要求的。