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。     

基于多导体回路法的牵引网电气参数计算研究

提出一种基于多导体回路法的牵引网阻抗计算方法,该方法不仅考虑了实际参与传输和回流的导体,还计及了大地回流。将包括大地在内的牵引网系统中导体按传输和回流功能进行分类,由参与传输和回流的不同导体构建回路,并求取由各回路自阻抗和互阻抗构成的阻抗矩阵,推导各回路电流分配系数和系统综合阻抗;考虑实际牵引网存在架空回流情况,分析大地对架空导体回路的影响,即将架空导体回路法、简化Carson公式及Dubanton公式计算的阻抗进行对比,结果表明大地的影响较小,可以忽略不计。针对渝黔铁路,对比分析多导体回路法和经典Carson理论推导的单位长度牵引网综合阻抗;结合渝利线丰石实际线路的短路试验进一步验证了多导体回路法开展电气化铁路计算和分析的有效性。本文提出的方法能对牵引供电系统进行较好的描述,较为精确计算牵引网综合阻抗,具有一定合理性和工程实用性。     

武广客运专线牵引网载流能力确定

高速客运专线牵引负荷特征较普速铁路有很大变化,在供电能力的诸多因素中,牵引网载流能力已经成为主要控制因素。文中结合牵引网导线的结构、材质、运行环境等,从热传导理论出发,分析、推导了牵引网导线载流能力计算的公式和方法,得出了牵引网各导线在不同工作温度下的载流能力数值。并针对武广客运专线采用AT供电方式,对AT供电方式牵引网各导线的电流分配系数进行了计算。最后,结合牵引网各导线载流能力和导线电流分配系数计算结果,确定了武广客运专线牵引网载流能力,解决了这一难题。     

高速铁路接触网不同导线组合的载流能力分析

高速铁路接触网的载流量计算不仅是接触网各导线选型的重要基础,也是影响牵引供电设计的关键环节。基于新标准TB/T 2809—2017《电气化铁路用铜及铜合金接触线》与TB/T 3111—2017《电气化铁路用铜及铜合金绞线》,研究导线正常工作以及考虑磨耗情况下的载流能力,计算不同导线组合的电流分配系数、综合载流量以及各导线的载流利用率。结合工程实例,给出接触网导线选型的基本方法,得出如下结论:(1)有多种接触网导线组合能满足本工程的载流量需求,牵引供电设计应分析不同导线组合载流能力,以确定最优的导线配置方案;(2)按照接触网系统设计寿命选择导线磨耗比会更加合理,接触网导线选型也更加灵活;(3)采用20 min最大有效电流和短时最大电流来校核接触网持续载流量较为合理。(4)从载流量角度出发,本工程接触网最高工作温度可选取为95℃。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

基于双端数据的直流牵引网故障测距算法

为提高直流牵引供电系统运行的可靠性,提出一种使用双端数据的故障测距算法。利用等效圆柱法求得牵引网各导体的暂态内阻抗,与外阻抗求和后作为各导体的阻抗。24脉波整流机组在短路初始阶段其等效内阻抗为恒定值,将整流机组视为电压源串联恒定电阻、电感的线性电路。利用叠加定理将故障网络分解为故障前网络和纯故障网络,以消除负荷电流对故障电流分量的影响,并对纯故障网络进行等效变换。使用双端数据对纯故障网络列写故障回路方程,其中电流的一阶导数用数值方法求出。利用最小二乘法求超定矩阵方程的最优解,得到故障点的位置。PSCAD仿真结果及模拟试验表明,该算法测距精度高,最大误差约为3%,且不受过渡电阻、线路参数及数据窗的影响。     

加强线并联点的设置对牵引供电能力的影响

基于平行多导线原理利用Matlab/Simulink建立牵引供电系统仿真模型,仿真分析加强线对牵引网短路阻抗、接触网载流能力以及牵引网电压水平的作用,得出了加强线与接触网不同的并联距离对牵引供电能力产生影响的结论,对工程设计具有一定借鉴作用。     

高速列车负荷特征及其对牵引供电系统的影响

结合高速列车控制方式及传动方式对高速列车的负荷特征进行了较为详细的分析和研究,并结合我国高速铁路行车组织的具体特点对高速铁路牵引供电系统的牵引网载流能力、电压水平以及再生制动对供电系统的影响等进行了探讨。     

高速列车负荷特征及其对牵引供电系统的影响

本文结合高速列车控制方式及传动方式对高速列车的负荷特征进行了较为详细的分析和研究，并结合我围高速铁路行车组织的具体特点对高速铁路牵引供电系统的牵引网载流能力、电压水平以及再生制动对供电系统的影响等进行了探讨。     

重载铁路大运量条件下牵引网电流分布研究

本文基于重载铁路大秦线的大运量实际运行情况,进行了牵引网阻抗计算、供电网络模型分析、接触网线索电流分布计算;对历经多次扩能改造后进一步提升运量的接触网导线实际载流量进行分析,为大秦线接触网检修提供科学依据.     

高速铁路车—网间电耦合阻抗特性及稳定性分析

基于多导体传输理论将AT牵引供电网等效为链式网络,每隔1km设置1个切面从而得到牵引供电网的Π型等效电路模型,再将高速列车的逆变器—电机系统简化为电阻负载,建立列车牵引传动系统模型,从而构成车—网系统模型;采用电流谐波检测法得到牵引供电系统的输出阻抗和网侧变流系统的输入阻抗,运用阻抗比的稳定性分析方法分析牵引变流系统的稳定性,并基于MATLAB软件仿真分析列车位置及其输入阻抗对变流系统失稳的影响。结果表明:当列车输入阻抗小于牵引供电系统输出阻抗时,车—网阻抗为强耦合,变流器控制参数设置不当会引起列车牵引系统不稳定;反之,车—网阻抗为弱耦合,此时列车牵引系统稳定。     

既有铁路川黔线适应性扩能工程供电系统研究

随着我国经济的快速发展,既有铁路川黔线承担的运量在逐年增加,列车牵引质量和列车对数不断提高,造成既有牵引供电系统的供电质量逐年下降,直接影响到铁路运输的安全。为节省工程投资,文章采取的改造措施是在维持既有牵引供电设施分布不变的情况下进行,对扩能后的各项参数进行分析,重点对牵引网载流、牵引变压器容量、牵引网末端网压等进行分析。在分析过程中提出了提高牵引网载流、末端网压的措施。对于牵引变压器是否更换,通过对牵引变压器的基本电费及实际利用率综合分析,提出今后"适时更换"的方案,节省了工程投资和基本电费。对于局部大坡道区段,为更贴切地反映不同运输组织方式对供电系统的影响,文章对不同运输组织方式下供电系统的改造方案进行研究,并推荐适用于川黔线的运输组织方案。     

城市轨道交通车辆牵引系统高速断路器应用研究

城市轨道交通车辆牵引系统作为复杂大系统,对安全性、可靠性及实时性要求高,其主回路保护器件选择应能保证系统安全、可靠且能有效保护主回路设备,因此保护器件工程计算应考虑总体线路极限工况。为得到各工况下相对准确的主回路电流,对牵引系统主回路进行了简化,并建立了近似等效模型。通过主回路等效模型进行计算得到主回路在弓网离线时的最大电流,为牵引系统设计及主回路保护器件高速断路器选择提供了理论依据。MATLAB仿真及车辆上的测量验证了等效模型及计算的准确性。