大型站场中牵引供电的回流特性及其对信号设备的影响研究

摘要

随着我国高速铁路的发展，为了适应我国高速铁路的运输要求，铁路站场越来越大，回流系统的回流情况越来越复杂。在大型站场中存在回流不畅、钢轨电位过高等许多回流问题，特别当发生接触网对支柱短路时，上述问题更加严峻。同时，由于铁路站场是强电牵引系统和弱电信号系统的公共聚集地，因此弱电信号系统将受到强电牵引系统的影响。本论文将通过研究接触网对单独接地支柱发生短路对信号电缆的影响来反映站场回流系统对信号设备的影响。
　　本文首先采用接地分析软件CDEGS搭建了铁路站场回流系统以及接触网对支柱发生短路的模型，分析了铁路站场中列车正常运行和接触网对支柱发生短路两种故障下回流系统的回流特性。结果发现，不论列车正常运行还是发生接触网短路故障，站场中只有小部分吸上线工作，其他吸上线基本不工作，因此导致钢轨上有很高的牵引电流;在发生接触网对单独接地支柱短路故障时，因为短路电流只能流入大地，所以支柱周围存在着地电位过高等安全问题。
　　然后根据所得到的回流系统的回流特性及其存在问题，在不影响站场回流系统的正常运行的前提下，提出了相应的优化方案。将所提优化方案加入到回流系统的模型中并进行仿真分析，根据仿真结果可以明显看出:正常运行情况下，在加入优化方案后，站场回流系统存在的问题明显改善;在发生接触网对支柱短路情况时，在加入相应的方案后，能够较大程度地提高安全性。
　　最后通过分析可得，当站场中接触网对单独接地支柱发生短路时对信号系统中信号设备影响最大;并且由于信号电缆是连接强电系统和弱点系统的桥梁。所以为了便于研究站场回流系统对信号设备的影响和重点研究接触网对单独接地支柱短路的危害和解决措施，本文将研究接触网对单独接地支柱短路对信号电缆的影响。因此搭建了站场中单独接地支柱模型，并仿真分析了接触网短路时，电缆上的相关电位分布情况;研究了土壤电阻率等因素对电缆承受电压的影响规律，据此做出了土壤电阻率等因素的安全临界值变化曲线图;最后，由于站场条件的局限性，发现只有减少经独立支柱入地短路电流，才能达到降低电缆上承受电压的目的，以此提出了两种解决方案，结果表明两种方案均可以大幅度减少信号电缆上承受的电压，其中方案二效果更加明显，两种方案均可在铁路站场中推广运用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外高速铁路牵引回流系统特点

1．2．2 高速铁路牵引回流系统研究现状

1．3 本课题研究内容

第2章 铁路站场牵引回流系统的回流特性研究

2．1 仿真模型建立

2．1．1 站场回流系统结构

2．1．2 模型建立

2．2 回流特性研究

2．2．1 列车正常运行时

2．2．2 接触网对支柱发生短路时

2．3 分流系数规律研究

2．3．1 列车正常运行时

2．3．2 接触网对支柱发生短路时

2．4 本章小结

第3章 针对站场回流存在问题的改善措施

3．1 正常运行

3．2 接触网对支柱发生短路故障

3．2．1 接触网对站场边支柱发生短路

3．2．2 接触网对站场中单独接地支柱发生短路

3．3 本章小结

第4章 短路故障对信号设备的影响

4．1 搭建仿真模型

4．2 仿真分析

4．2．1 仿真参数设定

4．2．2 电缆上相关电位分布情况

4．2．3 短路支柱周围地电位分布情况

4．3 电缆承受过电压的影响因素研究

4．3．1 短路电流对电缆承受电压的影响

4．3．2 土壤电阻率对电缆承受电压的影响

4．3．3 钢轨的泄漏电阻对电缆承受电压的影响

4．3．4 电缆距钢轨的水平距离对电缆承受电压的影响

4．3．5 各因素对电缆承受过电压的影响规律研究

4．4 解决方案的研究与分析

4．4．1 解决方案及仿真模型

4．4．2 电缆上相关电位和支柱周围地电位分布情况

4．4．3 两种方案效果对比分析

4．5 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