高速铁路27.5kV馈线电缆护层感应电压与接地方式研究

摘要

随着我国高速铁路的快速发展，对牵引供电安全性和可靠性的要求越来越高。而高速铁路27.5kV电缆在投入运行后事故较多，究其原因在于现场施工中大多直接选用了电力系统中26/35kV电缆安全规范标准代替27.5kV电缆安全规范标准使用。而27.5kV电缆作为我国电气化铁路的专用电缆，具有一定的独特性。为了减少高速铁路牵引供电27.5kV电缆的运行故障，保证高速铁路牵引供电的可靠性，有必要结合相关安全性标准对高速铁路牵引供电27.5kV电缆金属护层感应电压、护层接地方式等问题进行详细研究。
　　为了提高馈线电缆护层感应电压计算公式的精度和实用性，本文在电缆护层感应电压常用计算公式的基础上加入了电缆自身线芯电流对护层感应电压影响的修正。通过馈线电缆护层感应电压修正计算公式计算得出电缆自身电流对护层感应电压的影响比重，并对修正公式进行了实例运用分析，证明馈线电缆护层感应电压的修正公式具有实用性。
　　为了解决现场电缆排列敷设问题，通过仿真分析了电缆金属护层感应电压各因素的影响大小，然后对馈线电缆不同排列方式下的感应电压情况进行了仿真分析。通过仿真结果的对比，从金属护层感应电压最小的角度给出了不同回路下馈线电缆的最优排列方式。结合理论计算和仿真分析给出了最优电缆排列方式下电缆间合理间距的确定方法。
　　通过仿真对比馈线电缆一端直接接地，另一端经护层保护器接地时护层分设和共设护层保护器两种接地方式在正常工况和过电压工况下的护层环流情况，结合对共设护层保护器接地方式下护层环流影响因素的分析，确定了馈线电缆护层保护器经济合理的接地设置方案。此外，研究了馈线电缆较长需中间分段接地时护层绝缘分割接地的分割距离问题。仿真分析了绝缘分割距离对护层感应电压的影响以及电缆不同排列方式对绝缘分割接地的影响，为馈线电缆的工程敷设提供了有益参考。
　　对高速铁路27.5kV馈线电缆进行了现场测试与验证。针对不同牵引变电所27.5kV馈线电缆，分别在不同工况条件下进行了测试，包括电缆护层保护器连接点的感应电压测试、护层保护器电流测试以及接地线电流测试，验证了本文研究的合理性和有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 电缆护层感应电压及环流的国内外研究现状

1．2．2 电缆金属护层接地方式的国内外研究现状‘

1．3 本文的主要研究内容

第2章 馈线电缆护层感应电压的理论计算

2．1 电缆护层感应电压的基本算法

2．2 电缆护层感应电压的修正算法

2．3 电缆护层感应电压修正算法的分析

2．3．1 修正公式分析

2．3．2 高铁27.5kV馈线电缆护层感应电压的计算及分析

2．3．3 实例计算分析

2．4 本章小节

第3章 馈线电缆护层感应电压仿真分析

3．1 CDEGS中馈线电缆建模

3．2 馈线电缆护层感应电压的影响因素分析

3．2．1 电缆接地方式对护层感应电压的影响

3．2．2 电缆线芯电流大小对护层感应电压的影响

3．2．3 电缆长度对护层感应电压的影响

3．2．4 电缆数目对护层感应电压的影响

3．2．5 电缆间间距对护层感应电压的影响

3．2．6 T线和F线之间距离对护层感应电压的影响

3．2．7 电缆铠装层厚度对电缆护层感应电压的影响

3．3 馈线电缆最优排列方式研究

3．3．1 单回路下的护层感应电压分析

3．3．2 双回路下的护层感应电压分析

3．4 馈线电缆合理排列间距研究

3．4．1 单回路下电缆合理间距的确定方法

3．4．2 双回路下电缆合理间距的确定方法

3．5 本章小节

第4章 馈线电缆护层接地方式选择及绝缘分割的分析研究

4．1 馈线电缆护层保护器接地方案对比

4．1．1 分设护层保护器接地时的环流分析

4．1．2 共设护层保护器接地的环流分析

4．1．3 分设和共设护层保护器接地方案对比分析

4．2 共设护层保护器接地方式下电缆护层环流影响因素分析

4．2．1 线芯电流大小对护层环流的影响分析

4．2．2 电缆长度对护层环流的影响分析

4．2．3 电缆铠装层厚度对护层环流的影响分析

4．3 馈线电缆金属护层绝缘分割接地

4．3．1 绝缘分割接地距离分析

4．3．2 电缆不同排列方式对护层绝缘分割的影响分析

4．4 本章小结

第5章 馈线电缆现场测试与验证

5．1 测试背景

5．2 护层保护器连接点的电压测试与感应电压的论证

5．3 接地电流与电缆接地方式及环流的测试论证

5．4 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果