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.     

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。     

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。     

电气化铁道贯通地线引起的地电位升分析

分析电气化铁道贯通地线引起的地电位升,建立贯通地线入地电流在周围引起地电位升的模型,推导贯通地线电流引起的地电位升的公式。根据不同的土壤电阻率和贯通地线上电流的大小,计算与贯通地线不同距离时的地电位升,对地下金属管线的布置及接地点的选取具有一定的参考作用。     

基于PSCAD的牵引供电系统仿真研究

介绍了电力系统仿真计算程序PSCAD的特点,基于PSCAD建立了电气化铁道牵引供电系统的仿真模型库,利用该模型库可以对不同接线形式的牵引变压器、不同的供电方式和电气化机车进行各种稳态和暂态仿真研究。本文根据所建模型实现了普通铁路和高速铁路牵引供电系统在直供带回流和AT供电方式下的数字仿真,以计算在不同的系统短路容量和变压器容量和变压器类型下,接触线和钢轨的电压分布,并将仿真结果与解析法的计算结果进行了比较。研究表明,本文建立的电气化铁道牵引供电系统仿真模型库具有高度的灵活性和较高的精度,可以满足工程要求。     

电气化铁路分区所接地电阻研究

通过电路仿真软件建立牵引供电系统短路故障模型,分析了直供及AT供电方式下分区所短路故障时接地电阻对主地网电位抬升、地网入地电流及综合贯通地线内电流的影响,同时研究了不同接地电阻及供电方式下铁路沿线钢轨电位的分布,并根据仿真结果对实际工程设计中分区所接地电阻的选择提出了相应的建议.     

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HHT方法的电气化铁道谐波检测与分析

将希尔伯特-黄变换(HHT)方法用于电气化铁道谐波检测中.由于电气化铁道谐波电压、电流信号中基波能量很大,其它次数的谐波能量相对较小,使得经验模态分解 (EMD)方法在应用中出现模态混叠现象,不能准确地提取任意频率的谐波信号.为改善经验模态分解过程中产生的模态混叠现象,本文采用Yang提出的基于Fourier变换的EMD方法对电气化铁道谐波信号进行筛分.通过该方法可以有效地提取出任意频率的谐波分量,进而计算其Hilbert谱.通过对电气化铁道牵引变电所实测谐波电压、电流数据进行分析,结果表明:利用改进的HHT方法可以得到电气化铁道各次谐波准确的时频分布.最后通过HHT方法计算出各次谐波电压、电流含有率及总谐波电压、电流畸变率,并对计算结果进行分析.HHT 方法为电气化铁道谐波检测与分析提供了一种新的途径.     

客运专线综合接地系统的仿真与研究

客运专线列车运行速度高、牵引电流大、短路电流大、行车密度高,导致钢轨电位急剧升高。为防止引起人身设备安全问题,客运专线设计引进了系统综合接地的概念和技术要求。本文结合理论计算模型研究和综合接地系统的仿真结果,对涉及人身安全的接地典型方案进行系统集成和评估,并提出了适宜于我国客运专线电气化铁道的综合接地系统。     

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。     

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。     

直流牵引回流系统钢轨电位的理论分析

通过建立直流牵引回流钢轨电位的等效模型,分析其基本特征及影响因素,某一点的钢轨电位呈现明显的交变特性。合理设置直流牵引供电系统网络参数和优化列车运行图以调整列车电流的时空分布,是控制钢轨电位的有效措施。结合现行规范分析钢轨电位设计标准在执行中的困惑,提出钢轨电位的评价应以确保电压作用人体安全为基本出发点,体现电压幅值及其时间持续效应,不应仅规定峰值电压。     

城轨回流系统动态排流与钢轨电位控制仿真研究

当前,城轨供电回流过程中杂散电流与钢轨电位问题突出,排流装置与钢轨电位限制装置(OVPD)作为杂散电流与钢轨电位的治理设备被广泛采用,但系统运营过程中动态排流与钢轨电位控制仿真方法及分布规律尚缺乏研究。通过建立回流系统动态排流与钢轨电位控制仿真模型,分析多区间多列车动态运行过程中全线钢轨电位与杂散电流动态分布规律。研究结果表明,单点钢轨电位控制过程中会引起其他位置OVPD连锁动作,还会大大抬高全线杂散电流水平;杂散电流动态排流过程中,全线钢轨电位与杂散电流水平均会出现一定程度的抬升,因此当前钢轨电位控制与杂散电流排流方法应进一步结合系统多点耦合干扰特性进行改善。     

SVC和STATCOM在电气化铁道中的应用

针对目前国际上电气化铁道主要采用的供电方式，相应的负荷不平衡的特点，以及传统的通过提高电气化铁道变电所接人系统的短路容量来减小负序电流等做法的局限性进行了讨论。较为详细地介绍了SVC和STATCOM在电气化铁道中的具体应用，并进行了比较，指出适合中国当前国情的应用方式。     

铁道车辆的交流磁场屏蔽效果

介绍了铁道车辆交流磁场的屏蔽现象,在电气化线路中接触网电流是铁路附近电磁场环境的主要磁场源,而在超导磁悬浮中超导磁场是主要的磁场源,这2种情况下,车体可作为磁场屏蔽装置,并举例进行了说明.     

基于回流系统集中参数模型的地铁钢轨电位和杂散电流计算

地铁直流供电及回流系统中存在钢轨对地电位和杂散电流。钢轨对地电位对人身和设备存在直接安全隐患,杂散电流对地铁钢结构形成比较严重的电蚀。文章以具有 OVPD 装置的直流供电及回流系统为例,建立回流网集中参数电气模型,通过 multisim 软件仿真,计算钢轨对地电位和杂散电流,总结钢轨对地电位和杂散电流规律,为排流柜投入运行、OVPD 保护电压设置等提供依据。     

27．5kV馈线接地故障越级跳闸问题

我国电气化铁道采用的是单相工频交流供电方式，接触网对地（钢轨）额定电压为27．5kV，为了保证供电臂末端电压，沿线设有变电所、开闭所、分区所。目前变电所的主变压器保护主要有差动保护、低电压启动过电流保护、主变压器过负荷保护，开闭所馈线设有电流速断保护、电流增量、低电压启动过电流、距离保护（阻抗一段、阻抗二段）。在供电系统正常运行时，如果保护范围内发生相间或者单相接地故障，这些保护装置均会流过短路电流，则相应的保护将会动作，启动断路器跳闸。     

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。     

城市轨道交通直流牵引供电系统再生制动能量利用对钢轨电位的影响

针对城市轨道交通直流牵引供电系统中杂散电流泄漏腐蚀和钢轨电位限制装置频繁动作的问题,对直流牵引供电系统再生制动能量利用给钢轨电位的影响进行了分析.建立了多列车动态运行过程中杂散电流和钢轨电位分布模型,仿真分析了杂散电流和钢轨电位的分布规律,并将其和列车功率的分布进行对比,得出了列车再生制动能量远距离利用量越大,钢轨电位增加越多.通过列车制动电流的利用量以及杂散电流最大值、钢轨电位最大值的对比分析,进一步验证了所提方法的正确性.     

城市轨道交通交流供电系统钢轨电位动态分布

对城市轨道交通交流供电系统单机车和多机车不同运行工况下的钢轨电位分布进行了计算和仿真,并得出交流供电制式下城市轨道交通钢轨电位动态分布规律。