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。     

牵引变电所地回流影响因素仿真分析

研究目的:电气化铁路牵引网是一个单相含地不平衡网络,正常运行时就存在地中电流。变电所地回流过大说明牵引网回流不畅,电流不得不从钢轨漏泄至大地并从大地经变电所接地网返回变压器。变电所地回流过大,接地网存在过热烧损危险,还会使接地网及沿线钢轨电位过高,跨步电压增大,并对轨旁信号设备的运行安全产生威胁。本文使用开发的仿真软件,对直供牵引网地回流进行计算,并对比和分析牵引网不同结构和参数对地回流大小的影响。研究结论:(1)牵引网回流网络与大地回流的阻抗关系是影响牵引变电所地回流大小的主要因素,减小回流网络的阻抗、增大地回路的阻抗以及减小电流漏泄至大地的路径都有利于减小地回流;(2)对于没有架设回流线的牵引网,增设回流线是减小地回流的有效措施;(3)解决地回流过大问题,要让列车泄向钢轨的电流有通畅的路径返回变电所,避免断路和过长的迂回路径;(4)本研究结果可为牵引变电所地回流的分析以及预防治理地回流过大提供参考。     

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。     

电气化铁路分区所接地网参数计算

提出了电气化铁路分区所接地参数计算的方法。通过建立牵引供电系统短路回流模型,仿真得到分区所短路入地电流的分流系数,确定在有无综合地线情况下分区所接地电阻限值。对2种土壤分布类型的地网进行仿真计算,得到最大接触电位差、跨步电位差及其分布;研究结论同样可用于AT所、开闭所。     

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。     

基于储能的非电气化铁路新型牵引供电系统架构及关键技术

为解决非电气化铁路采用110 kV/220 kV强网传统方案构建电气化铁路牵引供电系统难度大、成本高的问题,提出一种基于储能的以风、光等新能源为主体的新型牵引供电系统。分别从储能技术类别、工作原理、数学模型和典型应用等方面对新型牵引供电系统进行总结,阐明适配新型牵引供电系统的储能技术属性,阐述新型牵引供电系统内涵、特征和形态,并建立新型牵引供电系统的电气拓扑、测控平台、监控网络和管控逻辑架构;面向新型牵引供电系统源-荷随机强波动特征,从整体视角论述组分相互作用机理、系统稳定运行机制、能量流均衡机制和系统效能涌现机理,以及规划与优化配置、电能高效变换、能量自洽调度、效能评估和性能保持等关键技术。结果表明：建立基于储能的非电气化铁路新型牵引供电系统,可实现非电气化铁路的绿色低碳、弹性自洽、经济高效的电气化升级;为后续开展“理论研究-仿真验证-试验验证-评估优化”循环迭代的闭环研究提供参考借鉴。     

客运专线牵引供电系统回流仿真计算及贯通地线截面积分析

通过对客运专线牵引供电系统牵引回流的仿真计算,分析牵引供电系统回流的分布规律,研究贯通地线的回流和截面积的关系,提出贯通地线的截面积需同时满足稳态和暂态情况下的最大电流要求,为客运专线综合接地系统的贯通地线的截面积选择提供理论依据。     

埃塞俄比亚电气化铁路牵引供电系统设计

牵引供电系统的可靠供电是保证电气化铁路按期开通的关键因素,而牵引供电系统方案的确定尤其重要。本文在对比分析我国铁路与亚吉铁路Mieso-Dawanle段牵引供电系统差异的基础上,总结了境外电气化铁路牵引供电系统建设需要关注的核心问题。     

直供加回流方式的牵引供电系统电压损失分析

通过建立直供加回流牵引供电系统,双线牵引网末端并联供电的数学模型,分析了运行中SS4B电力机车在4种不同牵引重量情况下,机车通过供电臂时的电能损耗问题,并根据实际运输计划,分析了直供加回流的牵引供电系统的牵引网、牵引变电所等的电压损失问题,并且进行了理论计算。     

电气化铁路多车网级联系统低频网压稳定性研究

近年来国内相继出现多起电气化铁路低频振荡现象,振荡严重时甚至导致机车牵引封锁无法正常运行。为解决此问题,主要从系统稳定性角度深入分析电气化铁路低频网压振荡现象。针对牵引供电系统(包括牵引变压器和AT牵引网)建模,并以HXD2B型电力机车为例进行机车的简化数学描述,搭建低频振荡车网互联模型。基于改进型阻抗判据,以徐州北铁路枢纽牵引供电系统为例,进行车网级联系统的稳定性保守分析,并对HXD2B型机车变流器主要影响参数和牵引供电网主要影响参数进行稳定性取值分析。通过仿真测试对比,验证了本文针对牵引供电系统中低频网压稳定性研究结论的有效性。     

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。     

电气化铁路牵引供电系统的分析

阐述了电气化铁路牵引供电系统的负荷特性。在满足供电要求的情况下．计算分析了牵引变压器容量与各部分电压损失、电力系统短路容量的关系。分别就防止牵引供电系统电压损失和电能质量综合治理问题提出了相应的对策和建议     

城市轨道交通专用轨回流系统直流接地保护方案

基于城市轨道交通常规走行轨回流系统,分析了专用轨回流系统的特点,并针对接触网+回流轨牵引供电系统和供电轨+回流轨牵引供电系统,阐述直流接地漏电保护装置的工作原理。接触网+回流轨牵引供电系统直流接地保护方案在变电所直流负极与地之间设置接地漏电保护装置,在直流系统正极对负极、架空地线、钢轨、车辆壳体等各种短路故障中可实现选择性保护;供电轨+回流轨牵引供电系统采用64D接地漏电保护装置,通过一系列改进,可切除故障回路,实现选择性保护。     

电气化铁路牵引变压器调压参数设置研究

结合兰新高铁开通后CRH5型动车组列车多次出现电制动失效问题,根据西北地区外部电源电压偏差较大的实际,对牵引供电牵引变压器出口电压进行研究,对电制动失效原因进行系统分析,立足于供电系统对产生故障原因进行综合分析,从适应外部电源偏差,确保电气化铁路动车组、电力机车正常运行角度,提出电气化铁路牵引变压器调压问题和牵引变压器调压参数设置原则。     

智能牵引变压器故障诊断技术研究

研究目的:构建智能牵引供电系统保障高速铁路安全可靠、优质高效的运营是我国高铁未来发展的方向,而牵引变压器作为牵引供电系统中的重要组成部分,对其开展智能化研究是智能牵引供电系统研究的关键。本文从牵引变压器在线监测需求入手,阐述对牵引变压器关键参量进行在线监测的智能化方案,且根据监测参量构建基于贝叶斯网络的牵引变压器故障诊断模型。研究结论:(1)在传统牵引变压器的基础上,加设牵引变压器光纤测温、油中气体在线监测及铁芯接地电流监测三大模块,可准确地掌握牵引变压器运行状态,是实现智能牵引变压器故障预测的数据源基础;(2)通过现场实例验证,基于贝叶斯网络的牵引变压器故障诊断模型准确性高,可实现牵引变压器的故障在线诊断;(3)本文研究成果可在电气化铁路牵引供电系统领域进行推广应用。     

地铁专用回流轨牵引供电系统应用方案

分析了常规地铁牵引供电系统采用走行轨兼做回流轨存在的问题,以及杂散电流腐蚀问题带来的严重危害。针对目前专用回流轨技术方案发展现状,推荐采用网轨混合牵引供电系统的应用方案。通过对该方案中重点问题的分析,推荐采用专用回流轨和接触网同位置设置电气分段的方案,在牵引供电上网点和回流点处设双极隔离开关;推荐在负极对地之间设置单向导通装置作为漏电保护装置;推荐设置绝缘监测装置对各区段的专用回流轨对地绝缘状况进行定期监测,以便及早发现绝缘薄弱点并清查处理。     

宝中线牵引供电设施扩能改造方案研究

针对宝中线牵引变电设备和接触网设备进行了适应性分析和计算,结合牵引供电系统负荷急剧增加的问题,给出了切实可行的改造方案,希望能为其他同类既有电气化铁路扩能改造项目提供一定的参考。     

基于事故树分析的铁路牵引供电系统可靠性评价

提出一种基于事故树分析的可靠性评价方法,用于描述电气化铁路牵引供电系统各失效原因之间的逻辑关系,并通过定量分析方法计算系统失效概率函数。虽然事故树分析方法被用于评价复杂大系统的可靠性时具有良好效果,但不足之处是需要消耗大量的计算时间。因此,本文又进一步提出一种事故树近似评价方法,根据串-并联和并-串联系统的可靠性函数计算事故树顶事件发生概率的上、下边界,然后计算上、下边界的平均值作为事故树顶事件发生概率的近似值。本文以电气化铁路交流牵引供电系统AT供电方式为例建立事故树,并应用本文提出的近似方法对该算例事故树顶事件发生概率进行计算,证明本文方法与传统的准确评价方法的计算结果之间误差很小,且较大程度减少了评价过程所需的计算时间。     

电气化铁路列车过分相技术现状及发展

介绍电气化铁路牵引供电系统结构以及电分相区的存在给牵引供电系统带来的影响;阐述车载自动过分相和3种地面自动过分相的发展现状及存在问题,对各种方案的优缺点进行对比分析,指出各方案值得借鉴之处;提出一种虚拟同相柔性供电系统方案,该方案同时解决电分相和电能质量的问题,为电气化铁路的发展提供了新思路。     

电气化铁路贯通型供电系统综述

随着我国电气化铁路规模逐步扩大，电分相与电能质量问题成为制约我国电气化铁路进一步发展的主要桎梏，贯通型牵引供电系统为解决上述问题提供了新的机遇。文章首先从贯通型供电系统的技术特点出发，系统性地总结了当前基于电力电子变换器型、基于电缆型和基于主变电站型的3类贯通型供电系统架构；其次，从高质量供电角度入手，对不同类型贯通型供电系统电能质量问题及其治理技术进行分析；最后，对贯通型供电系统发展进行探讨与展望，为我国电气化铁路架构体系的完善提供借鉴与参考。