直流牽引供電系統(tǒng)軌道電位影響因素的淺析論文

時間：2021-04-15 08:15:02 畢業(yè)論文范文我要投稿

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　　引言

直流牽引供電系統(tǒng)軌道電位影響因素的淺析論文

　　在直流牽引供電系統(tǒng)中，利用鋼軌作為回流導(dǎo)體，鋼軌對地之間存在對地電位即軌道電位，EN50122-1 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其允許值為 60 V。軌道電位過高會增大雜散電流、危害站臺乘客安全、損害沿線設(shè)備。如：南京地鐵一號線，新模范馬路站和中勝站 2 個站軌道電位過高導(dǎo)致鋼軌電位限制裝置動作頻繁，使得軌電位限制裝置打到永久合閘接地位置，造成鋼軌與大地之間的電流達(dá)到 800 A以上，將對地鐵內(nèi)部建筑金屬結(jié)構(gòu)及沿線金屬結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重電腐蝕。

　　對直流牽引供電系統(tǒng)軌道電位影響因素進(jìn)行分析的文獻(xiàn)很多，如：文獻(xiàn)指出，軌道電位與走行軌所處位置有關(guān)，電動列車取流處電位最高，而牽引變電所對地電位最低，且軌道電位隨列車運動而變化;文獻(xiàn)指出如果鋼軌電阻和負(fù)載一定，軌道電位主要受大地泄漏電導(dǎo)率的影響。結(jié)合以上文獻(xiàn)對軌道電位影響因素的分析，或是未建立有效的軌道電位數(shù)學(xué)模型，通過MATLAB 仿真來證明結(jié)論的可靠性;或是雖建了數(shù)學(xué)模型，但僅建立了單邊供電下單輛列車行駛的模型，但同一時間會有多列正在運行的列車和多個牽引變電所向它們供電，情況非常復(fù)雜。因此，本文建立了單、雙邊供電條件下的`單輛、多輛列車行駛時的軌道電位數(shù)學(xué)模型，并且通過 MATLAB實例仿真來驗證結(jié)論的有效性、可靠性。

　　1 軌道電位數(shù)學(xué)模型

　　鋼軌既是電動車組的軌道又是牽引回流網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，鋼軌具有縱向電阻，同一時刻，又有多輛列車行駛，計算軌道電位非常復(fù)雜，因此，以下分析均建立在軌道電阻均勻、過渡電阻均勻分布、不計變電所地網(wǎng)接地電阻的影響、軌道向兩側(cè)無限延伸的條件下。

　　1.1 單邊供電

　　1.1.1 單輛列車行駛時的軌道電位數(shù)學(xué)模型以牽引變電所的位置為 0 點，列車運行方向為正方向，列車距牽引變電所為 l，注入電流為 I.

　　1.2 雙邊供電

　　1.2.1 單輛列車行駛時的軌道電位數(shù)學(xué)模型以左邊牽引變電所所在位置為 0 點，兩牽引變電所距離為 d，列車行駛方向為正方向，列車距左邊牽引變電所為 l，注入電流為 I。

　　1. 1. 2多輛列車行駛時的軌道電位數(shù)學(xué)模型

　　以牽引變電所位置為0點，列車運行方向為正方向，列車距離牽引變電所分別為h, L2, l3,注入電流為I。

　　利用微段等值法及疊加原理，可得距離牽引變電所任意距離的軌道電位：

　　利用微段等值法及疊加原理可得距離牽引變電所任意距離的軌道電位：

　　2 實例仿真

　　從以上數(shù)學(xué)模型可知，距離牽引變電所任意距離的軌道電位大小主要與注入電流 I、鋼軌單位長度電阻 r、鋼軌與大地之間的泄漏導(dǎo)納 g、供電方式、機(jī)車數(shù)量、牽引變電所之間的間距等因素有關(guān)。從分析結(jié)果來看：注入電流越大、鋼軌單位長度電阻越大、鋼軌與大地之間的泄漏導(dǎo)納越小，軌道電位越高。若 I = 2 000 A，r = 0.02 ?/km，g = 2 s/km，現(xiàn)通過仿真模型分析單、雙邊供電方式，以及機(jī)車數(shù)量對軌道電位的具體影響。

　　2.1單個牽引變電所給單輛列車供電

　　以牽引變電所所在位置為 0 點，列車距離牽引變電所 2 km，距離牽引變電所任意距離的軌道電位。

　　2.2 單個牽引變電所給多輛列車供電

　　以牽引變電所為 0 點，列車距離牽引變電所分別為 2，4，6 km，距離牽引變電所任意距離的軌道電位。

　　2.3雙邊供電條件下單輛列車行駛

　　以左邊牽引變電所為 0 點，兩牽引變電所相距8 km，列車距離牽引變電所 4 km，距離左邊牽引變電所任意距離的軌道電位。

　　2.4 雙邊供電條件下多輛列車行駛

　　以左邊牽引變電所所在位置為 0 點，兩牽引變電所相距 8 km，列車距離牽引變電所分別為 2，4，6 km，距離左邊牽引變電所任意距離的軌道電位。

　　3結(jié)論

　　本文將電路基本知識和微段等值法相結(jié)合，建立了單、雙邊供電條件下的單輛、多輛列車行駛時的軌道電位數(shù)學(xué)模型，并且通過 MATLAB 對模型進(jìn)行了仿真，得出了以下結(jié)論：

　　(1)注入電流越大、鋼軌單位長度電阻越大、鋼軌與大地之間的泄漏導(dǎo)納越小，軌道電位越高。

　　(2)單輛列車行駛時，軌道電位有正負(fù)值，同一點處單邊供電正負(fù)值均高于雙邊供電相應(yīng)的正負(fù)值;列車所在處電位最高，牽引變電所所在處電位最低，且列車和牽引變電所的中點處電位為零。