• ISSN 0258-2724
  • CN 51-1277/U
  • EI Compendex
  • Scopus 收录
  • 全国中文核心期刊
  • 中国科技论文统计源期刊
  • 中国科学引文数据库来源期刊

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研究,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图

    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 Π-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C计算模型

    Figure 6.  Short circuit C calculation model

    图 7  短路计算迭代流程

    Figure 7.  Iteration flow of short circuit calculation

    图 8  三种短路阻抗

    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 (A), (B), and (C)

    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
    下载: 导出CSV

    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{T}}_{{\mathrm{T}}_1} $ 中点 ${\mathrm{T}}_{{\mathrm{T}}_2} $ ${\mathrm{T}}_{{\mathrm{T}}_1} $ 中点 ${\mathrm{T}}_{{\mathrm{T}}_2} $
    D1 161.2 406 869 265.8 523.5 1967
    D2 346 49.5 30.21 409 107.3 58
    下载: 导出CSV
  • [1] MA F J, LUO A, XU X Y, et al. A simplified power conditioner based on half-bridge converter for high-speed railway system[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2013, 60(2): 728-738. doi: 10.1109/TIE.2012.2206358
    [2] CHEN M W, LI Q Z, ROBERTS C, et al. Modelling and performance analysis of advanced combined co-phase traction power supply system in electrified railway[J]. IET Generation, Transmission & Distribution, 2016, 10(4): 906-916.
    [3] 李群湛. 城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术[J]. 西南交通大学学报,2015,50(2): 199-207. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.02.001

    LI Qunzhan. Industrial frequency single-phase AC traction power supply system and its key technologies for urban rail transit[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2015, 50(2): 199-207. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.02.001
    [4] 周婷,解绍锋. 电气化铁路新型电缆供电方案[J]. 电力自动化设备,2018,38(7): 189-195,206.

    ZHOU Ting, XIE Shaofeng. New-type cable traction power supply scheme of electric railroad[J]. Electric Power Automation Equipment, 2018, 38(7): 189-195,206.
    [5] ZHANG L Y, LIANG S W, LI X, et al. Modelling on novel cable traction power supply system and power distribution analysis[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2022, 37(2): 745-754. doi: 10.1109/TPWRD.2021.3069980
    [6] 郭鑫鑫,李群湛,解绍锋,等. 电气化铁路高压电缆牵引网电气特性研究[J]. 电力自动化设备,2015,35(12): 132-137.

    GUO Xinxin, LI Qunzhan, XIE Shaofeng, et al. Electrical characteristic of cable traction network for electrified railway[J]. Electric Power Automation Equipment, 2015, 35(12): 132-137.
    [7] 张丽艳,梁世文,李鑫,等. 新型电缆贯通供电系统载流机制[J]. 西南交通大学学报,2021,56(3): 650-658.

    ZHANG Liyan, LIANG Shiwen, LI Xin, et al. Current-carrying mechanism of new continuous cable traction power supply system[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2021, 56(3): 650-658.
    [8] ZHANG L Y, LIANG S W, LI X. Research on the harmonic in new continuous cable traction power supply system and its transmission characteristic[J]. IET Generation, Transmission & Distribution, 2020, 14(14): 2710-2718.
    [9] 张丽艳,梁世文,李鑫,等. 新型电缆贯通供电系统运行特性分析[J]. 中国电机工程学报,2020,40(16): 5229-5238.

    ZHANG Liyan, LIANG Shiwen, LI Xin, et al. Operation characteristic analysis on new continuous cable power supply system[J]. Proceedings of the CSEE, 2020, 40(16): 5229-5238.
    [10] 郭鑫鑫,解绍锋,易东,等. 高压电缆牵引网短路特性分析[J]. 电力系统及其自动化学报,2017,29(8): 15-21,42.

    GUO Xinxin, XIE Shaofeng, YI Dong, et al. Analysis of short-circuit characteristics for high-voltage cable traction network[J]. Proceedings of the CSU-EPSA, 2017, 29(8): 15-21,42.
    [11] 郭鑫鑫. 电气化铁路电缆牵引网研究[D]. 成都:西南交通大学,2016.
    [12] 范芳芳. 电气化铁路新型电缆牵引供电方式继电保护方案研究[D]. 成都:西南交通大学,2016.
    [13] 谭永霞. 电路分析[M]. 2版. 成都:西南交通大学出版社,2009.
    [14] 胡海涛,何正友,王江峰,等. 基于车网耦合的高速铁路牵引网潮流计算[J]. 中国电机工程学报,2012,32(19): 101-108.

    HU Haitao, HE Zhengyou, WANG Jiangfeng, et al. Power flow calculation of high-speed railway traction network based on train-network coupling systems[J]. Proceedings of the CSEE, 2012, 32(19): 101-108.
    [15] MA Qingan, DONG Zhaode, GUO Kai. Calculation of short circuit current of electrified railway traction network [C]//Proceedings of 2017 Annual Meeting and New Technology Seminar of Electrification Committee of China Railway Society, 2017:125-129.
  • 加载中
图(17) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  16
  • HTML全文浏览量:  12
  • PDF下载量:  2
  • 被引次数: 0
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

目录

    /

    返回文章
    返回