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。     

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。     

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。     

钢轨电位与杂散电流综合抑制研究

在城市轨道交通直流牵引供电回流系统中,钢轨电位与杂散电流为回流系统中相互关联的参数,而钢轨电位限制装置(OVPD)与排流柜各自独立工作,互不协调。为进一步限制回流系统中的钢轨电位与杂散电流,需对OVPD与排流柜进行综合优化。分析了多区间情况下OVPD与排流柜的投入与退出对钢轨电位及杂散电流的影响,并提出了OVPD与排流柜综合优化方案。     

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。     

零阻变换器系统中开关单元的优化分布方法

零阻变换器系统(zero-resistance converter system,ZRCS)能将走行轨电流从虚拟回流地处转移至回流线缆, 进而从源头上治理城市轨道交通钢轨电位与杂散电流问题。作为 ZRCS 中影响虚拟回流地位置的关键部件之一, 开关单元的数量与分布会直接影响钢轨电位和杂散电流的分布。在实际列车运行过程中,牵引和制动工况下的列 车电流及相应钢轨电位远大于匀速工况;通过调整开关单元的分布,降低这部分的钢轨电位,可提高 ZRCS 的综 合治理效果。因此,在分析 ZRCS 中开关单元作用的基础上,提出其优化分布方法;通过对比不同开关单元分布 下的治理效果,得到较优方案。仿真结果表明：所提出的优化方法能进一步提高 ZRCS 的治理效果,具有可行性。     

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.     

地铁车辆接地回流性能动态分析与优化

本文分析地铁车辆在牵引供电系统中的回流性能，并提出车辆接地优化设计方案。针对常用时域仿真分析方法无法准确连续反映车辆整体运行过程的不足，提出一种用于地铁车辆接地回流性能分析的车网联合动态仿真技术方案。以车体采用经保护电阻接地和直接接地两种技术方案的实际车型为研究对象，在通用仿真环境下建立包含车体、车辆接地电路、牵引负荷、钢轨回流电路以及供电网络的综合模型。基于地铁线路和车辆关键参数获得牵引计算结果，并将其导入仿真模型，实现车辆牵引功率、受流位置持续动态刷新，从而模拟车辆运行过程接地回流分布特性。仿真分析表明，在同一线路采用相同牵引控制策略时，经保护电阻接地车型较直接接地车型有更小的钢轨至车体回流以及车体间电流，但车体电位略有抬升；并进一步基于电阻接地电路提出了两种优化接地设计方案，仿真结果证明这两种方案均兼顾了整车的车体回流与电位抑制。该仿真方法对校验地铁车辆接地方案性能具有实用性，所得仿真结果对接地设计具有一定的参考价值。     

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.     

牵引负荷电流回输牵引变电所方式分析

在牵引供电系统中，牵引负荷电流经钢轨流回牵引变电所的方式，称为轨回流；经大地流回牵引变电所的方式，称为地回流。本文针对这两种回流方式进行分析。     

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。     

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。     

城市轨道交通钢轨电位过高问题的研究

城市轨道交通中，钢轨作为主要回流导体，钢轨电位过高对设备以及人员造成严重影响。针对某地铁线路的钢轨电位过高的问题，文中在长区间钢轨对结构钢筋过渡电阻测量方法的基础上，对该线路进行钢轨对地过渡电阻评估。测试结果表明地下段过渡电阻仅为1.816Ω?km，远小于标准规定要求。为分析该绝缘缺陷对钢轨电位问题的影响，文中基于线路实际情况，结合交直流混合迭代方法，进行了牵引供电计算仿真，分析钢轨过渡电阻分布对钢轨电位问题的影响，该线路过高的钢轨电位问题与地下区段过低的过渡电阻有直接关系。     

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。     

直流牵引供电系统钢轨电位与杂散电流分析

通过建立理想的单边供电模型,采用电流注入法,运用叠加原理对直流牵引供电系流的钢轨电位和杂散电流进行了理论分析,并通过实例进行验证。如果钢轨电阻和荷载一定,钢轨电位和杂散电流主要受轨道对大地的泄漏电导率的影响。泄漏电导率越小,钢轨电位就越高,杂散电流越小;泄漏电导率越大,钢轨电位就小,杂散电流就越大。这种分析方法同样适用于双边供电的复杂牵引供电系统。     

地铁常用隧道杂散电流场三维有限元模拟

基于地铁不同隧道类型对杂散电流场分布规律的影响,建立地铁矩形和盾构型隧道的杂散电流场三维有限元模型,通过加载电流,在不同地质条件下利用ansys有限元软件进行仿真分析。研究结果表明：钢轨及钢轨到周围地下环境的电位均呈非线性衰减趋势;加载的电流越大,不同隧道周围相同位置处的电位不同;在钢轨加载电流和隧道周围地质条件相同的情况下,矩形隧道比盾构型隧道向外泄漏的杂散电流少。     

高速铁路常用供电方式的牵引回流研究

分析高速铁路牵引电流沿钢轨的分布规律,是研究牵引回流对通信信号设备干扰的基础,同时也为利用牵引回流进行断轨检测提供参考数据.针对高速铁路常用的带回流线的直接供电方式和AT供电方式,通过对牵引回路建立数学模型和仿真计算,得到了牵引回流的计算公式及其分布规律,可为解决由牵引回流引出的问题提供参考.     

简析城市轨道交通钢轨电位

介绍城市轨道交通钢轨电位的产生及危害。以广州市轨道交通21号线为例,分析牵引变电所设置、牵引回流系统设置、列车运行图、设置接地支路的排流柜的运行方式、回流轨与均流电缆的连接方式对钢轨电位的影响,提出限制钢轨电位的工程实施建议。