贯通同相供电系统建模及运行特性分析

贯通同相供电系统可以取消全线电分相,实现牵引网不间断供电,对贯通同相供电系统进行建模和运行特性分析能够为系统的设计和优化提供理论依据。构建同相牵引变电所模型;建立能够灵活模拟不同拓扑结构和不同运行状态的贯通同相供电系统的链式电路模型;针对模型高效求解和导线载流量校验需求,提出一种改进的导体电流间接求解方法;基于构建的模型对贯通同相供电系统在空载和负载工况下的运行特性进行分析。研究结果表明,三相电压不平衡度的计算值与理论值相等,验证了模型的正确性;与既有导体电流计算方法相比,改进的导体电流间接求解方法的计算精度无差异,计算时间缩短为原来的1/3;潮流计算能够充分反映贯通同相供电系统的穿越功率以及牵引网电压、电流等特性。

双边供电下的钢轨电位影响因素及抑制措施分析

双边供电方式能够实现长距离无分相贯通供电,与单边供电方式相比系统牵引回流特性有差异,进而将导致钢轨电位分布不同,故需对双边供电方式下的钢轨电位进行研究。基于双边供电复线牵引网模型,推导了系统钢轨电位及轨中电流计算过程,通过分析钢轨电位的影响因素提出双边供电复线牵引网钢轨电位的抑制措施。研究结果表明:单边供电与双边供电取流点附近的钢轨电位基本一致,但双边供电方式下会在牵引变电所处造成更低的钢轨电位。双边供电方式下,钢轨电位在机车取流处达到最大值,取流点两侧钢轨电位逐渐减小,当上下行机车位置关于相邻变电所区间中点对称时,该区间内钢轨电位分布几乎一致,机车越靠近相邻变电所区间中点钢轨电位越大,列车运行组织应尽量避免机车在靠近两相邻变电所区间中点会车。轨地过渡电阻3Ω·km增大到15Ω·km时,钢轨电位最大值从52.49 V增大到109.01 V,增幅为107.68%,可通过降阻达到钢轨电位抑制效果。土壤电阻率从10Ω·m增加到200Ω·m时,牵引变电所处的钢轨电位从10.82 V增加到36.74 V,增幅为239.56%。钢轨电位分析与治理需充分考虑线路周围土壤条件。增设贯通地线后,机车取流处钢轨电位迅速降低,抑制钢轨电位效果显著。

市域铁路谐波条件下埋地管道耦合模型分析

市域铁路牵引供电系统谐波电流可能导致对埋地管道的耦合干扰增大,增加管道腐蚀穿孔带来的经济损失和社会安全风险。区别于市域铁路牵引供电系统基波条件下的耦合干扰,充分考虑电流中谐波分量对埋地管道耦合干扰规律进行研究。首先,讨论牵引供电系统和埋地管道之间干扰电压的数学计算模型,分析基波条件下两者互阻抗参数和管道参数的计算方法,提出谐波条件下使用Carson-Clem公式和简化的Sunde公式会带来计算误差,并给出定量结果。构建埋地管道阻性干扰的评估方法,推导等效点大地电位的理论计算公式。然后,建立市域铁路牵引供电系统与埋地管道的耦合交流干扰仿真模型,仿真结果与计算结果一致。最后,结合某市域铁路牵引变电所电流实测结果,使用本文所建立的模型对不同谐波条件下感应耦合干扰电压和阻性耦合干扰电压变化规律进行分析。研究结果表明:管道感应耦合电压极大值随谐波电流幅值、谐波次数增大而增大,计及谐波感应时在管道感应耦合电压极大值可达仅考虑基波感应时的2倍以上。管道阻性耦合干扰电压随谐波电流幅值、谐波次数增大而增大,3个日期的数据中计及谐波感应时在钢轨正下方距泄流点1.5m处大地电位分别可达仅考虑基波感应时的111.32%、107.96%、114.50%。分析结果说明准确评估管道所受耦合干扰应充分考虑谐波的影响。

重载铁路树形贯通式同相供电系统的运行状态

重载铁路树形贯通式同相供电系统能够最大限度降低线路中电分相带来的安全隐患,提升牵引供电系统再生制动能量直接利用率、供电能力和供电品质.为保障树形贯通式同相供电系统的良好运行,从均衡电流、供电能力、负序评估、故障分析及保护配置4个方面研究该系统的运行状态.构建不同拓扑结构下双边供电系统均衡电流评估模型,揭示重载铁路树形贯通式同相供电系统的外部电源构成方式;以某重载铁路树形贯通式同相供电改造方案为例,探究正常和故障运行工况下系统的供电能力以及系统对外部电网的负序影响;对该系统不同类型的故障进行分析,并提出保护配置方案.研究结果表明:相较平行双边供电,当两相邻牵引变电所变压器变比相同时,树形贯通式同相供电系统不会产生均衡电流;改造方案上、下行牵引网最低网压为22.74 kV,满足牵引网电压要求;设置组合式同相供电装置后,系统的三相电压不平衡度95%概率大值和最大值分别为1.20%和1.65%;相较于传统保护装置方案,所提保护配置方案能够确保牵引网停电区间最小.

Yd1三相平衡牵引供电系统及其工作原理

我国传统干线电气化铁路一般采用单相工频25 kV牵引供电制式。为减少单相供电给外部三相电网带来的负序影响,牵引网采用轮换相序的方式沿铁路线布置。但由于机车负载很难时刻保持在牵引网各相序均匀分布,即使牵引网采用轮换相序的方式,仍难以避免给三相电网带来的负序影响。介绍了一种基于三相变压器与四象限变流器拓扑的Yd1三相平衡牵引供电系统,详细推导了其补偿原理,并通过仿真验证了系统方案及补偿原理的可行性。方案采用四象限变流器作为补偿装置,牵引负载功率由变压器和变流器共同提供,因此具有灵活性高、功率效率高等优势。同时,该Yd1三相平衡牵引供电系统结构简单,能很好地适用于机车试验线和检修所的应用场合。

Scott三相平衡牵引供电系统及其工作原理分析

现行电气化铁路所采用的供电制式为单相工频25 k V交流制,电力机车为单相负荷,作用于三相电力系统,造成了负载不平衡。牵引网供电方案虽采取了分相分区、轮换相序等措施,但受机车负载空间分布不均匀性的影响,不能彻底消除负序。鉴于此,探讨了一种基于Scott接线变压器与四象限变流器拓扑的Scott三相平衡牵引供电系统,介绍了其系统拓扑及补偿原理。该Scott三相平衡牵引供电系统结构简单,能够实现进线侧三相平衡供电,不仅能消除牵引网有功功率导致的负序,也能消除牵引网无功功率导致的负序,还能对牵引网进行无功治理。该Scott三相平衡牵引供电系统能很好地适用于机车试验线和检修所等应用场合,保证试验线路和检修所供电质量。

Vv三相平衡牵引供电系统及其工作原理

现行电气化铁路采用单相工频25 kV供电制式,而牵引供电系统外电网为三相供电系统,采用分段换相可减缓负序问题,但无法消除负序问题。介绍一种基于单相Vv接线变压器与四象限变流器的Vv三相平衡牵引供电系统,阐述其补偿原理。该Vv三相平衡牵引供电系统结构简单,不仅能消除牵引网有功功率和无功功率导致的负序,还能对牵引网进行无功治理。由于系统采用四象限变流器作为补偿装置,因此几乎不给电网带来谐波污染,还能提高系统补偿的响应速度和灵活性。仿真结果表明该Vv三相平衡牵引供电系统能很好地适用于机车试验线和检修所的应用场合。