牵引电流对信号电缆影响的综合仿真与分析

摘要

近年来大秦线重载桥梁区段出现了多起轨旁信号电缆烧损的现象，根据信号电缆烧损的相关数据判断，原因之一可能是大牵引电流的传导性强电磁干扰。为确定大牵引电流传导性强电磁干扰对信号电缆影响的机理及程度，开展牵引供电系统和信号电缆的综合模型仿真研究，得出相关条件下信号电缆的牵引电流数据，对研究牵引电流影响信号电缆有重要意义。
　　论文首先利用钢轨电位与电流的产生机理，推导了直接供电方式下钢轨电位与电流分布的数学模型，并以此为基础进一步推导出AT供电方式下钢轨电位与电流分布的数学模型;第二，对牵引供电系统中各个电气组成部分建立了数学模型，计算出其等效电路和等效阻抗，并根据整个牵引供电系统电气特性，搭建了单复线牵引供电系统的数学模型;第三，根据Carson理论推导出牵引网导线—地回路的等值阻抗和特殊并联导线—地回路的等值阻抗，并验证了牵引供电系统数学模型的Matlab仿真结果;第四，计算出信号电缆外皮管状导体内阻抗和牵引网短路阻抗，对大秦线牵引供电系统和信号电缆的综合模型进行仿真，得出牵引网正常和短路故障状态时信号电缆外皮中牵引电流数据，并与现场测试数据对比验证;最后结合电缆烧损的试验数据，分析了牵引电流对信号电缆的影响。

目录

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致谢

摘要

1 引言

1．1 问题的提出

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要工作

2 钢轨电位与电流分布的数学模型

2．1 直接供电方式下钢轨电位与电流分布的数学模型

2．2 AT供电方式下钢轨电位与电流分布的数学模型

2．3 小结

3 牵引供电系统的数学模型

3．1 外部供电系统简化模型

3．2 牵引变压器模型

3．3 自耦变压器(AT)模型

3．4 AT供电方式模型

3．5 钢轨大地模型

3．6 牵引供电区段互感线路耦合模型

3．7 牵引供电系统整体数学模型

3．8 小结

4 牵引网阻抗及模型仿真验证

4．1 牵引网阻抗计算

4．1．1 导线等效半径

4．1．2 牵引网导线-地回路等值自阻抗

4．1．3 牵引网导线-地回路间等值互阻抗

4．1．4 特殊导线—地回路处理

4．2 牵引网模型仿真验证

4．3 小结

5 信号电缆与牵引供电系统综合仿真与分析

5．1 大秦线仿真环境

5．2 模型加入信号电缆的分析

5．3 无桥梁区间信号电缆外皮电流分布

5．4 无桥梁区间多根信号电缆条件下外皮电流分布

5．5 桥梁区段信号电缆外皮电流分布

5．6 短路故障下信号电缆外皮电流分布

5．6．1 牵引网短路阻抗

5．6．2 T-R短路故障下信号电缆外皮电流分布

5．7 综合仿真结果分析

5．8 小结

6 结论

参考文献

图索引

表索引

作者简历

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