客专牵引电流对信号电缆电磁影响研究

摘要

随着我国高速电气化铁路网络的不断建设，高速铁路相比原有的普速铁路出现了许多新的特点，如无砟轨道、新型转辙机、高速动车组、综合接地技术、CTCS(ChineseTrainControlSystem，中国列车运行控制系统);同时也带来许多新的问题，如AT(AutoTransformer，自耦变压器)牵引供电网络与综合接地系统结合使整个牵引供电系统变得更加复杂，动车组牵引负荷大、变化频繁，致使附近弱电系统电磁环境更加恶劣。本文对客运专线中牵引电流对信号电缆的电磁影响进行分析研究，主要研究内容如下:
　　(1)阐述客运专线中弱电系统所受电磁影响主要类型，详细介绍目前主要的几种牵引供电方式;目前，时速200km～250km线路可采用带回流线的直接供电方式或经自耦变压器供电方式，时速300km～350km线路采用经自耦变压器供电方式;说明设置综合接地系统重要性及其带来的新问题。
　　(2)以某条线路为例，运用ATPDraw(AlternativeTransientProgramDraw，图形输入电磁暂态程序)搭建区间30km正线AT牵引供电系统仿真模型;分别对线路空载、空载短路、机车正常运行及机车运行时发生T-R(Trolley-Rail，接触网—钢轨)短路进行仿真分析，得到线路不同状态下接触网电压、电流，综合贯通地线电流，钢轨电压，验证模型的正确性，为后续仿真分析提供论证基础。
　　(3)对信号电缆受电磁影响的类型进行分析，得出信号电缆主要受感性耦合、阻性耦合的影响，而不受容性耦合影响的结论;对感性耦合原理进行分析，推导出感性耦合计算公式，给出互感系数计算公式并对其进行简化，钢带附加阻抗计算公式;工频50Hz信号电缆单端接地和双端接地电缆芯线感应电压计算公式;着重分析当发生短路故障时由于阻性耦合的存在造成接地点附近电位的瞬间升高，并考虑工程实际情况对计算公式进行简化，计算T-R短路时信号电缆电位升高。
　　(4)在信号电缆接地电阻不大于5Ω时建立综合贯通地线、信号电缆外皮及电缆芯线耦合模型，重点对单、双端接地效果进行仿真对比分析，得出接地电阻相同时，单端接地电缆芯线感应电压低于双端接地电缆芯线感应电压，因此，信号电缆单端接地的效果比双端接地时要好;结合现场实际情况，提供一些降低信号电缆电磁影响的具体措施。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 论文的选题背景和研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文的主要研究内容

2 电磁影响基本原理及客运专线牵引供电特点

2．1 电磁影响的产生及分类

2．1．1 容性耦合

2．1．2 感性耦合

2．1．3 阻性耦合

2．2 牵引供电方式

2．2．1 带回流线的直接供电方式

2．2．2 AT供电方式

2．2．3 CC供电方式

2．3 客专综合接地系统

2．4 小结

3 客运专线牵引供电系统仿真分析

3．1 电磁暂态仿真软件ATPDraw简介

3．2 合宁线牵引供电系统

3．3 合宁正线牵引供电系统建模

3．3．1 仿真参数的选取

3．3．2 仿真模型的建立

3．4 仿真结果分析

3．4．1 线路牵引网空载时仿真分析

3．4．2 线路牵引网空载T-R短路仿真分析

3．4．3 下行线路21km负载牵引网正常运行仿真分析

3．4．4 下行7．5km负载T-R短路故障仿真分析

3．5 小结

4 信号电缆电磁影响计算和仿真研究

4．1 信号电缆电磁影响计算分析

4．1．1 感性耦合计算分析

4．1．2 阻性耦合计算分析

4．2 信号电缆电磁影响仿真分析

4．2．1 正常运行时单双端接地仿真分析

4．2．2 T-R短路故障时单双端接地仿真分析

4．3 改善措施

4．4 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果