• ISSN 0258-2724
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新型电缆贯通供电系统短路特性分析

张丽艳 罗博 郑兴

张丽艳, 罗博, 郑兴. 新型电缆贯通供电系统短路特性分析[J]. 西南交通大学学报. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220290
引用本文: 张丽艳, 罗博, 郑兴. 新型电缆贯通供电系统短路特性分析[J]. 西南交通大学学报. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220290
ZHANG Liyan, LUO Bo, ZHENG Xing. Short-Circuit Characteristics Analysis of New Continuous Cable Traction Power Supply System[J]. Journal of Southwest Jiaotong University. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220290
Citation: ZHANG Liyan, LUO Bo, ZHENG Xing. Short-Circuit Characteristics Analysis of New Continuous Cable Traction Power Supply System[J]. Journal of Southwest Jiaotong University. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220290

新型电缆贯通供电系统短路特性分析

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220290
基金项目: 国家自然科学基金项目(51877182);四川省科技计划资助(2020YJ0011)
详细信息
    作者简介:

    张丽艳(1979—),女,副教授,博士,研究方向为新型牵引供电理论,E-mail:xphfy@swjtu.edu.cn

  • 中图分类号: U221.3

Short-Circuit Characteristics Analysis of New Continuous Cable Traction Power Supply System

  • 摘要:

    新型电缆贯通供电系统能够实现长距离输电、减少电分相数目,但两级供电模式将导致该系统结构复杂. 为研究电缆贯通供电系统短路特性,首先,建立单位长度的牵引电缆和接触网-钢轨的二端口网络参数,将各个子网络级联等效成1个二端口网络,进而转化为Ⅱ型电路,实现牵引电缆和接触网-钢轨任意长度的分布参数建模;由于接触网短路后导致机车电压下降,基于车网耦合关系采用迭代计算求解短路电流电压,仿真验证计算方法的准确性. 最后,解析不同短路类型的电气特性,重点分析分布电容对短路电流、电压的影响. 研究结果表明:分布电容会引起短路电流增大,且在不同短路情况下均造成牵引变压器输出电压增加;接触网短路电流由两侧牵引变压器共同提供,距短路点越远提供的电流越少;电缆相间短路对非故障回路机车运行影响最大.

     

  • 图 1  电缆贯通供电系统短路示意

    Figure 1.  Short circuit diagram of CCTPSS

    图 2  牵引电缆单位长度等值电路

    Figure 2.  Equivalent circuit of traction cable of unit length

    图 3  电缆二端口网络的串联

    Figure 3.  Series connection of cable two-port network

    图 4  线路Ⅱ型等值电路转化

    Figure 4.  Conversion of traction cable into Ⅱ-type equivalent circuit

    图 5  接触网−钢轨单位长度等值电路

    Figure 5.  Equivalent circuit of catenary-rail of unit length

    图 6  短路SC计算模型

    Figure 6.  Short circuit SC calculation model

    图 7  短路计算迭代流程

    Figure 7.  Iteration flow of short circuit calculation

    图 8  3种短路阻抗

    Figure 8.  Three kinds of short-circuit impedance

    图 9  短路电流

    Figure 9.  Short-circuit current

    图 10  电缆短路等值电路

    Figure 10.  Equivalent circuit of cable short circuit

    图 11  电缆短路电压电流相量

    Figure 11.  Phasors of cable short-circuit voltage and current

    图 12  接触网短路等值电路

    Figure 12.  Equivalent circuit of catenary short circuit

    图 13  接触网短路电压电流相量

    Figure 13.  Phasors of catenary short-circuit voltage and current

    图 14  短路SASBSC的电流

    Figure 14.  Currents of short circuit (SA), (SB), and (SC

    图 15  牵引变压器输出电压

    Figure 15.  Output voltage of traction transformer

    图 16  接触网J短路电流

    Figure 16.  Short-circuit current of J catenary

    图 17  三种短路非故障回路接触网电压

    Figure 17.  Voltage of non-fault-circuit catenary under three kinds of short-circuit conditions

    表  1  3种短路情况短路电流

    Table  1.   Short-circuit current of three short-circuit conditions

    结果与误差 电缆单相接地短路 电缆相间短路 接触网−钢轨短路
    模值/A 角度/(°) 模值值/A 角度/(°) 模值/A 角度/(°)
    仿真结果 5763.89 −83.54 8849.90 −78.71 8291.06 −79.53
    本文计算结果 5771.46 −83.31 8850.04 −78.66 8291.52 −79.48
    文献[11]结果 5409.47 −83.22 8542.94 −78.59 7846.05 −78.34
    本文误差 7.57 0.23 0.14 0.05 0.46 0.05
    文献[11]误差 354.42 0.33 306.96 0.12 445.01 1.19
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    表  2  回路D1D2电缆首末端电流

    Table  2.   Head and end currents of D1- and D2-circuit cables

    回路 电缆首端 电缆尾端
    $ \mathrm{\mathit{T}}_{\mathrm{T}1} $ 中点 $ \mathit{\mathrm{\mathit{T}}}_{\mathrm{T}2} $ $ \mathrm{\mathit{T}}_{\mathrm{T}1} $ 中点 $ \mathrm{\mathit{T}}_{\mathrm{T}2} $
    D1 161.2 406.0 869.00 265.8 523.5 1967
    D2 346.0 49.5 30.21 409.0 107.3 58
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-04-19
  • 修回日期:  2022-08-10
  • 网络出版日期:  2024-11-14

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