地铁牵引供电回路动态杂散电流研究
发布时间：2021-10-28 06:34
近年来,随着城市轨道交通的快速发展,地铁在运行过程中产生的杂散电流腐蚀问题愈加严重。目前大部分关注点集中于直流杂散电流的腐蚀,而由于经牵引变流器输出的电流存在谐波,以及列车起停过程中负荷的变化,杂散电流不再是完全意义上的直流,而是动态的交直流混合电流。因此,对杂散电流的研究,不仅应当考虑直流的腐蚀,还应深入研究动态情况下杂散电流的分布特性及其对周边管线的腐蚀和电磁干扰。为了调查地铁交直流杂散电流分布特性以提出相应的防护措施,本文首先理论分析了牵引变流器的电流谐波特性,实际测量了地铁牵引变电站的随时间变化的轨道电流,利用测量结果分析了杂散电流源的谐波成分;在杂散电流分布路径的理论分析基础上,利用CDEGS搭建了地铁杂散电流分布模型,并在建模过程中提出利用电缆外覆绝缘层等效走行轨绝缘子过渡电阻的计算方法;针对影响杂散电流分布的走行轨过渡电阻、土壤电阻率等因素,通过单一变量法,详细分析了杂散电流的频域和时域的分布规律;改变排流网和结构钢筋的连接和接地方式,从隧道结构上提出杂散电流的防护措施;通过矩量法和电路分析相结合,实际测试了杂散电流对包覆绝缘防腐层管道的影响,通过实测和仿真对比分析了几种...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１变流器示意图??
当逆变器输出交流电压供给交流牵引电机时，在逆变器的分的谐波电流，其中直流电流占主要部分，还存在大量谐波ＰＷＭ调制技术影响。牵引变流器的谐波电流会渗透进入牵引为杂散电流源。??电流源的实验测量??析可知牵引逆变器作为电气系统的主要谐波源会产生大量供电侧产生较多的电流谐波。为了研究牵引供电系统内的谐地铁站内的一次电缆层开展了一系列电流测量实验。实际测关柜的正极出线电流和轨道回流电流。通过测量结果，分析线的电流谐波特性，实验现场的一次电缆连接图如下图２－２?８根电缆的电流波形，包括１．５ｋＶ的正极出线电流（馈线接地母排和排流网的负极回流，如图２＿２正极测点１、２、３、７和８。?????－
??实验现场的测量装置布置如图２－３所示。??（ａ）电缆层?（ｂ）探头布置?（ｃ）电流输出波形??图２－３测量现场布置??Ｆｉｇ．２－３?Ｓｕｒｖｅｙ?ｓｉｔｅ?ｌａｙｏｕｔ??电流测量的采样频率为２０ｋＨｚ，采样时间为ｌＯｍｉｎ，该时间段内列车进站三次，??１０分钟内轨道回流电缆的电流随时间变化曲线如图所２－４示。??电流（Ａ）??５００「■■??????－１００－??＇??０?１００?２００?３００?４００?５００?６００??时间（ｓ＞??图２－４轨道回流随时间变化曲线??Ｆｉｇ．２－４?Ｔｉｍｅ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｏｒｂｉｔａｌ?ｒｅｆｌｕｘ??由图２－４可以发现轨道电流在２００Ａ附近上下波动，当列车进站减速至停止再??启动加速时，电流波动明显，出现明显的峰值电流，可见地铁虽然为直流供电系??统，但是供电电流并不是理想的直流［２４］，随着负荷的变化，列车运行状态的变化，??牵引电流均会有较大的波动。由于杂散电流源主要是轨道的回流电流泄漏进入土??壤的那一部分电流［２５］，下文就轨道的回流展开谐波特性分析。??（１）机车进站减速阶段??从图２－４可以看出经过１５ｓ左右机车减速驶入车站阶段，图２－５所示是减速阶??段轨道电流的短时电流波形图。??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]抑制直流接地极对管道影响的接地排流措施[J]. 廖永力,曹方圆,孟晓波,李锐海,张波. 南方电网技术. 2017(09)
[2]不同牵引策略下地铁杂散电流动态分布研究[J]. 张栋梁,刘颖熙,吴晗. 城市轨道交通研究. 2017(09)
[3]城市轨道交通主体结构钢筋与地网连接方式研究[J]. 张栋梁,何志涛,王伟华,李国欣. 城市轨道交通研究. 2017(09)
[4]加设排流网情况下杂散电流场仿真分析[J]. 裴潇湘. 电气化铁道. 2017(04)
[5]牵引变流器网侧电流谐波抑制研究[J]. 涂晨阳,成庶,肖振鹏. 计算机测量与控制. 2017(07)
[6]地铁系统杂散电流分布的仿真分析[J]. 靳松. 机电信息. 2017(12)
[7]地铁杂散电流的影响因素分析[J]. 赵楠. 中国科技信息. 2017(Z1)
[8]地铁杂散电流场有限元模型与电路元件模型的对比仿真分析[J]. 裴潇湘. 天津职业院校联合学报. 2017(01)
[9]城市轨道交通车辆段杂散电流分布规律测试分析[J]. 赵勤,王军平,张栋梁. 城市轨道交通研究. 2016(10)
[10]直流接地极对埋地金属管道影响的电路模型及应用[J]. 曹方圆,孟晓波,廖永力,李锐海,张波. 电网技术. 2016(10)
博士论文
[1]地铁杂散电流分布规律及腐蚀智能监测方法研究[D]. 王禹桥.中国矿业大学 2012
硕士论文
[1]电气化铁路高次谐波的研究与抑制[D]. 王佳文.大连交通大学 2018
[2]地铁杂散电流分布研究[D]. 梅进武.西南交通大学 2017
[3]城市轨道交通杂散电流分布特性及仿真研究[D]. 李嘉成.西南交通大学 2017
[4]地铁牵引供电系统建模与仿真[D]. 魏光耀.西南交通大学 2017
[5]牵引变流器的电磁兼容性分析[D]. 贾添淇.北京交通大学 2016
[6]城市轨道交通供电系统杂散电流检测与分析[D]. 邰淑杰.华北电力大学 2016
[7]地铁杂散电流动态概率分布及其腐蚀防护的研究[D]. 李健华.西南交通大学 2016
[8]地铁杂散电流防护措施的研究[D]. 张泽萌.西南交通大学 2015
[9]基于CDEGS的地铁杂散电流仿真研究[D]. 于凯.西南交通大学 2015
[10]城市轨道交通钢轨电位与杂散电流综合抑制研究[D]. 裴文龙.中国矿业大学 2015
本文编号：3462416
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１变流器示意图??
当逆变器输出交流电压供给交流牵引电机时，在逆变器的分的谐波电流，其中直流电流占主要部分，还存在大量谐波ＰＷＭ调制技术影响。牵引变流器的谐波电流会渗透进入牵引为杂散电流源。??电流源的实验测量??析可知牵引逆变器作为电气系统的主要谐波源会产生大量供电侧产生较多的电流谐波。为了研究牵引供电系统内的谐地铁站内的一次电缆层开展了一系列电流测量实验。实际测关柜的正极出线电流和轨道回流电流。通过测量结果，分析线的电流谐波特性，实验现场的一次电缆连接图如下图２－２?８根电缆的电流波形，包括１．５ｋＶ的正极出线电流（馈线接地母排和排流网的负极回流，如图２＿２正极测点１、２、３、７和８。?????－
??实验现场的测量装置布置如图２－３所示。??（ａ）电缆层?（ｂ）探头布置?（ｃ）电流输出波形??图２－３测量现场布置??Ｆｉｇ．２－３?Ｓｕｒｖｅｙ?ｓｉｔｅ?ｌａｙｏｕｔ??电流测量的采样频率为２０ｋＨｚ，采样时间为ｌＯｍｉｎ，该时间段内列车进站三次，??１０分钟内轨道回流电缆的电流随时间变化曲线如图所２－４示。??电流（Ａ）??５００「■■??????－１００－??＇??０?１００?２００?３００?４００?５００?６００??时间（ｓ＞??图２－４轨道回流随时间变化曲线??Ｆｉｇ．２－４?Ｔｉｍｅ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｏｒｂｉｔａｌ?ｒｅｆｌｕｘ??由图２－４可以发现轨道电流在２００Ａ附近上下波动，当列车进站减速至停止再??启动加速时，电流波动明显，出现明显的峰值电流，可见地铁虽然为直流供电系??统，但是供电电流并不是理想的直流［２４］，随着负荷的变化，列车运行状态的变化，??牵引电流均会有较大的波动。由于杂散电流源主要是轨道的回流电流泄漏进入土??壤的那一部分电流［２５］，下文就轨道的回流展开谐波特性分析。??（１）机车进站减速阶段??从图２－４可以看出经过１５ｓ左右机车减速驶入车站阶段，图２－５所示是减速阶??段轨道电流的短时电流波形图。??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]抑制直流接地极对管道影响的接地排流措施[J]. 廖永力,曹方圆,孟晓波,李锐海,张波. 南方电网技术. 2017(09)
[2]不同牵引策略下地铁杂散电流动态分布研究[J]. 张栋梁,刘颖熙,吴晗. 城市轨道交通研究. 2017(09)
[3]城市轨道交通主体结构钢筋与地网连接方式研究[J]. 张栋梁,何志涛,王伟华,李国欣. 城市轨道交通研究. 2017(09)
[4]加设排流网情况下杂散电流场仿真分析[J]. 裴潇湘. 电气化铁道. 2017(04)
[5]牵引变流器网侧电流谐波抑制研究[J]. 涂晨阳,成庶,肖振鹏. 计算机测量与控制. 2017(07)
[6]地铁系统杂散电流分布的仿真分析[J]. 靳松. 机电信息. 2017(12)
[7]地铁杂散电流的影响因素分析[J]. 赵楠. 中国科技信息. 2017(Z1)
[8]地铁杂散电流场有限元模型与电路元件模型的对比仿真分析[J]. 裴潇湘. 天津职业院校联合学报. 2017(01)
[9]城市轨道交通车辆段杂散电流分布规律测试分析[J]. 赵勤,王军平,张栋梁. 城市轨道交通研究. 2016(10)
[10]直流接地极对埋地金属管道影响的电路模型及应用[J]. 曹方圆,孟晓波,廖永力,李锐海,张波. 电网技术. 2016(10)
博士论文
[1]地铁杂散电流分布规律及腐蚀智能监测方法研究[D]. 王禹桥.中国矿业大学 2012
硕士论文
[1]电气化铁路高次谐波的研究与抑制[D]. 王佳文.大连交通大学 2018
[2]地铁杂散电流分布研究[D]. 梅进武.西南交通大学 2017
[3]城市轨道交通杂散电流分布特性及仿真研究[D]. 李嘉成.西南交通大学 2017
[4]地铁牵引供电系统建模与仿真[D]. 魏光耀.西南交通大学 2017
[5]牵引变流器的电磁兼容性分析[D]. 贾添淇.北京交通大学 2016
[6]城市轨道交通供电系统杂散电流检测与分析[D]. 邰淑杰.华北电力大学 2016
[7]地铁杂散电流动态概率分布及其腐蚀防护的研究[D]. 李健华.西南交通大学 2016
[8]地铁杂散电流防护措施的研究[D]. 张泽萌.西南交通大学 2015
[9]基于CDEGS的地铁杂散电流仿真研究[D]. 于凯.西南交通大学 2015
[10]城市轨道交通钢轨电位与杂散电流综合抑制研究[D]. 裴文龙.中国矿业大学 2015
本文编号：3462416
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