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。

基于钢轨电位时空关联的钢轨对地绝缘缺陷诊断方法

[目的]以钢轨电位为监测对象的各监测点数据间在时空上存在关联,钢轨对钢筋结构电阻变化后的直接表现形式为钢轨电位的变化。应基于钢轨电位时空关联的特点,对钢轨对地绝缘状态监测及缺陷诊断的方法进行深入研究。[方法]阐述了以钢轨电位为监测对象的杂散电流监测系统。对绝缘缺陷下的钢轨电位数据特征进行了分析,建立了数据的特征矩阵。基于闵可夫斯基距离的异常检测原理,阐述了钢轨对地绝缘异常区段的检测步骤,以及绝缘缺陷定位的检测步骤,提出了基于钢轨电位时空关联的钢轨绝缘缺陷诊断方法。以青岛某城市轨道交通工程为案例进行建模仿真,用以评估所提方法的有效性及准确性。[结果及结论]该方法能对钢轨绝缘状态进行有效监测,可准确定位绝缘缺陷位置。

城市轨道交通走行轨回流系统钢轨电位抑制技术综述

[目的]在城市轨道交通直流牵引供电系统中,钢轨电位超标和杂散电流问题已然成为运营线路的顽疾和通病,因此有必要对城市轨道交通走行轨回流系统钢轨电位抑制技术进行总结归纳。[方法]基于我国已运营线路的钢轨电位及杂散电流现状及突出问题,从直流牵引供电系统回流机理出发,梳理了直流牵引供电系统中影响钢轨电位的主要因素。介绍了钢轨电位抑制技术,并对并联电阻、并联电容及纳入闭锁电流逻辑保护定值等抑制操作过电压产生的几种方法进行了对比分析。介绍了联动屏蔽门新型钢轨电位限制装置、IGBT(绝缘栅双极晶体管)智能化杂散电流抑制型钢轨电位限制装置和柔性拓扑钢轨电位限制装置的技术方案。[结果及结论]通过电力电子全功率变换器拓扑单元对走行轨接地电压和电流进行动态柔性控制是极具潜力的治理措施,在未来可用于对走行轨回流系统中钢轨电位和杂散电流的综合控制。在线路设计阶段,针对不同制式需求,可通过提高牵引电压、优化牵引间距、降低轨道纵向电阻、避免场段库内走行轨直接接地等措施来降低钢轨电位。此外,正线与场段、线路与线路之间电气系统的完全隔离也是抑制钢轨点位的重要措施。

城市轨道交通柔性直流牵引供电系统钢轨电位快速计算方法

近年来,柔性直流牵引供电系统由于能够灵活控制电压,提高再生能量利用率,越来越受重视。钢轨电位是柔性直流牵引供电系统设计的重要依据和安全稳定运行的重要指标。由于全控变流器和协同控制的引入,柔直系统钢轨电位分布特性与传统系统有显著差异,并且在钢轨电位计算精度和速度方面提出更高要求,有必要研究柔直系统钢轨电位的高效建模计算方法。文中提出一种接触网与回流网解耦的两阶段潮流计算法,提高柔直系统潮流计算的效率,并基于此分析钢轨电位的时空分布特性,发现钢轨电位的重要影响因素为柔直系统的端口电压,为钢轨电位实时抑制控制策略提供一定理论基础。

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。

城市轨道交通钢轨电位异常问题研究

针对国内某地铁线路出现的车辆段和正线钢轨电位限制器(OVPD)频繁动作的问题,搭建了综合考虑正线和段场的回流系统仿真模型,研究正线和段场钢轨电位的传播机理。在某停车场及邻近3个正线车站进行了同步试验,通过对单向导通装置电压、电流以及钢轨电位的测试结果进行分析,利用供电仿真模型还原了该线路正常运营期间单向导通装置对停车场和正线钢轨电位的影响过程,得出结论:设置单向导通装置会恶化段场钢轨电位并导致OVPD动作;段场OVPD分合闸过程中会产生操作过电压,该过电压会通过单向导通装置传递至正线,进而导致正线车站Ⅰ段甚至Ⅱ段OVPD动作。

地铁钢轨电位限制装置与排流柜配合研究

钢轨电位限制装置和排流柜已用于全国各地在运行地铁,当轨电位升高致钢轨电位限制装置合闸时,会导致杂散电流泄漏量明显增加,需要排流柜投入使用,而当排流柜投入排流时,又会造成轨电位的升高。因此更有效地优化控制钢轨电位限制装置与排流柜,能有效降低轨电位,减小杂散电流的影响。文章对多区间内两个牵引变电所中两个钢轨电位限制装置与排流柜的投入与否情况下轨电位及杂散电流变化进行分析,优化钢轨电位限制装置与排流柜的配合使用方法。

AT供电方式下高速铁路钢轨电位抑制措施

AT供电方式下接触网的额定电压为25 kV,最高工作电压为27.5 kV,为保证人身安全和设备安全,必须配套设计安全可靠的回流装置以降低钢轨电位,减弱地回流过大的危害。本文探讨在AT供电方式下加装回流线、上下行钢轨横向连接、加装CPW线、改良部分区段土壤电阻率、特设综合地线等几种钢轨电位抑制措施,以确保人身安全和设备安全。

城市直流牵引供电系统钢轨电位建模仿真及抑制措施研究

既有直流牵引供电系统中钢轨电位异常导致了钢轨电位限制装置保护频繁动作,对城市轨道交通供电系统正常运营造成了严重影响。对此,首先基于某典型地铁线路的实测现场数据分析了保护动作时刻钢轨电位和钢轨回流的分布情况;然后建立直流牵引供电系统轨-地分布数学模型,并验证了模型的精确性;最后针对存在的问题给出治理方案,仿真验证了方案的可行性,为直流牵引供电系统的运维提供了参考。

钢轨电位限制装置优化控制

钢轨电位限制装置已用于全国各地在运行地铁,观测已运行地铁发现,在运行过程中轨地电压总保持较高数值,这导致牵引变电所OVPD时刻保持合闸状态,这一状况导致了杂散电流泄漏量明显增加,增大了杂散电流产生的危害。因此更有效地优化控制OVPD,能有效降低轨地电位,减小杂散电流的影响。文章对单区间、多区间内两个牵引变电所中两个OVPD断开和合闸不同情况下的轨电位变化分别进行了分析,通过仿真分析对比结果,得到一种更为合理的钢轨电位限制装置控制策略。

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。

城市轨道交通直流牵引供电系统钢轨电位升高原因及控制措施

介绍了直流牵引供电系统的构成及回流系统主要设备运行特点。分析了回流系统运行中的钢轨电位超标、钢轨电位限制装置频繁动作,以及闭锁和排流柜元件故障等问题发生的原因。提出了降低钢轨电位、防止钢轨电位限制装置频繁动作及闭锁现象,以及避免同时投入钢轨电位限制装置及排流柜等控制措施。

钢轨电位过高的原因分析及解决措施

回流通路中的接续头部分是回路中的薄弱环节,若处理不当,电流在该处引起的电压降将成为导致钢轨电位升高的主要因素。因此,采用正确的连接方法,降低回路中接续头处的电阻,能够起到降低钢轨电位的目的。

单向导通装置和钢轨电位限制装置对钢轨电位影响的仿真研究

针对国内地铁运营时钢轨电位过高和钢轨电位限制装置频繁动作的问题,从直流牵引供电系统建模的角度出发,通过多种情况下钢轨电位的仿真计算,研究了单向导通装置和钢轨电位限制装置对正线钢轨电位的影响规律。仿真结果表明,单相导通装置的导通会使正线和车辆段的钢轨电位升高,钢轨电位限制装置的闭合会抬高其它较远处区间的钢轨电位。

直流牵引供电系统钢轨电位限值问题及其治理方案

阐述了钢轨电位过高的原因及危害,对国内外相关标准中关于钢轨电位限值和最大允许接触电压的合理性进行了分析;探讨了钢轨电位限制装置保护、电压型框架保护、人体耐受电压限值三者之间的匹配关系。总结了钢轨电位过高的治理方法及今后的改进方向。

直流牵引供电系统电流跨区间传输对钢轨电位影响

直流牵引供电系统普遍存在钢轨电位过高的问题,现有模型仿真结果一般远小于现场实际值。对多区间多列车并列运行情况下电流跨区间传输现象进行分析,理论研究了电流跨区间传输对钢轨电位的影响。通过广州地铁8号线现场测试,验证了跨区间传输电流所占列车总牵引电流比例增加时,会导致钢轨电位增大。根据直流牵引供电系统实际特性,建立多供电区间多列车的钢轨电位动态分析模型,仿真分析了列车动态运行下直流牵引供电系统电流跨区间传输现象,对比分析不同电流跨区间传输情况下钢轨电位变化。现场测试及仿真结果表明,有效避免电流跨区间传输可大大降低线路钢轨电位幅值。

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。

自耦变压器供电方式下降低高速铁路钢轨电位的方法及其仿真分析

高速铁路较常速铁路钢轨电位急剧升高,必须采取有效措施降低钢轨电位,以保障人身和设备安全。用Matlab/Simulink建立了牵引供电系统钢轨电位分析模型。在不同技术参数和工况下,将增大泄漏电导、增设钢轨与保护连接线、增设保护线接地等降低钢轨电位的方法应用到仿真模型中研究钢轨电位的分布规律。根据仿真结果分析评估了各种降低钢轨电位方法的效果。

干旱地区电气化铁路的钢轨电位限制方案

针对干旱地区电气化铁路钢轨电位偏高现象,研究其钢轨电位限制方案。在自耦变压器供电方式下,利用Matlab/Simulink软件建立了牵引回流系统的仿真模型。通过仿真分析可知,高泄漏电阻是影响干旱地区铁路钢轨电位升高的重要原因;在高泄漏电阻时,对供电区段设置保护连接线及贯通地线可以降低干旱地区铁路钢轨电位。

重载电气化铁路钢轨电位监测系统

重载高速电气化铁路区段由于牵引电流大和钢轨对地漏泄电阻高,导致的钢轨电位偏高对人身和设备安全造成威胁。本文阐述了钢轨电位的产生机理,分析了其基本特性,并用实测波形和仿真数据验证了钢轨电位偏高情况频繁发生。提出了研究钢轨电位监测系统的必要性,从监测系统中的采集系统、GPS授时同步系统、抗干扰技术进行了详细分析,最后从技术可行性和经济可行性上分析得到,建立高速重载电气化铁路钢轨电位监测系统可行。