• ISSN 0258-2724
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交直流双制式牵引供电系统钢轨电位特性分析

陈民武 付浩纯 谢崇豪 刘卫东 胥伟

陈民武, 付浩纯, 谢崇豪, 刘卫东, 胥伟. 交直流双制式牵引供电系统钢轨电位特性分析[J]. 西南交通大学学报, 2022, 57(4): 729-736. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200597
引用本文: 陈民武, 付浩纯, 谢崇豪, 刘卫东, 胥伟. 交直流双制式牵引供电系统钢轨电位特性分析[J]. 西南交通大学学报, 2022, 57(4): 729-736. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200597
CHEN Minwu, FU Haochun, XIE Chonghao, LIU Weidong, XU Wei. Analysis of Rail Potential Characteristics of AC/DC Dual-system Traction Power Supply System[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2022, 57(4): 729-736. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200597
Citation: CHEN Minwu, FU Haochun, XIE Chonghao, LIU Weidong, XU Wei. Analysis of Rail Potential Characteristics of AC/DC Dual-system Traction Power Supply System[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2022, 57(4): 729-736. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200597

交直流双制式牵引供电系统钢轨电位特性分析

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200597
基金项目: 国家自然科学基金(51877182)
详细信息
    作者简介:

    陈民武(1983—),男,教授,博士,博士生导师,研究方向为牵引供电理论与新技术、电能质量预测、评估与控制技术等,E-mail:chenminwu@home.swjtu.edu.cn

  • 中图分类号: U223

Analysis of Rail Potential Characteristics of AC/DC Dual-system Traction Power Supply System

  • 摘要:

    交直流双制式牵引供电系统中机车过分相前、后工作于不同供电制式,造成了牵引回流特性的差异,影响不同区段钢轨复合电位分布. 采用CDEGS软件建立了交直流双制式牵引供电系统仿真模型,并验证模型正确性和有效性. 计及交流区段和直流区段之间牵引回流的相互干扰,提出了适用于交直流双制式牵引供电系统的钢轨复合电位限值,研究了影响钢轨复合电位分布的主要因素及其敏感度. 结果表明:当无电区不设置钢轨绝缘节时,无电区段长度增大则交直流区段牵引回流的相互干扰程度降低,导致无电区钢轨复合电位减小;土壤电阻率增大则交直流区段牵引回流的相互干扰程度增强,导致无电区段钢轨复合电位增大;直流区段过渡电阻越大,则直流区段钢轨复合电位越高. 交直流区段之间的无电区设置绝缘节能够改变回流结构,避免钢轨复合电位超标,以国内首条双制式线路为例,设置绝缘节后可以使钢轨复合电位直流分量从103.92 V降至60.20 V,保障了人身安全.

     

  • 图 1  交直流双制式牵引供电系统示意

    Figure 1.  Diagram of AC/DC dual-system traction power supply system

    图 2  交直流双制式牵引供电系统牵引回流仿真模型

    Figure 2.  Simulation model of traction return current for AC/DC dual-system traction power supply system

    图 3  轨-排-地电阻网络结构模型

    Figure 3.  Resistance network structure model of rail-drainage net-ground

    图 4  解析计算与CDEGS仿真结果

    Figure 4.  Analytical calculation and CDEGS simulation results

    图 5  牵引网等效电路示意

    Figure 5.  Diagram of equivalent circuit of traction network

    图 6  钢轨电位计算与CDEGS仿真结果

    Figure 6.  Rail potential calculation and CDEGS simulation results

    图 7  长时工况下接触复合电压限值

    Figure 7.  Combined touch voltage limit during long-term operation

    图 8  长时工况下钢轨复合电位限值

    Figure 8.  Combined rail poteptial limit during long-term operation

    图 9  无电区长度对钢轨复合电位的影响

    Figure 9.  Influence of free zone length on combined rail potential

    图 10  土壤电阻率对钢轨复合电位的影响

    Figure 10.  Influence of soil resistivity on combined rail potential

    图 11  过渡电阻对钢轨复合电位的影响

    Figure 11.  Influence of transition resistance on combined rail potential

    图 12  钢轨绝缘节对钢轨复合电位的影响

    Figure 12.  Influence of rail insulation joints on combined rail potential

    表  1  牵引供电系统导线电气参数

    Table  1.   Electrical parameters of wire of traction power supply system

    系统名称导线型号计算半径/mm等效半径/mm单位电阻/(Ω•km−1
    交流 接触线 CTMH-150 6.933 5.399 0.1852
    承力索 JTMH-120 6.102 4.753 0.2420
    回流线 LBGLJ-185 7.846 6.111 0.1461
    贯通地线 TJ-95 6.250 4.740 0.2000
    直流 接触线 CTA-120 6.450 6.119 0.1481
    承力索 JT-150 7.900 6.988 0.1220
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-09-04
  • 修回日期:  2021-01-13
  • 刊出日期:  2021-04-15

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