钢轨电位限制装置优化控制

钢轨电位限制装置已用于全国各地在运行地铁,观测已运行地铁发现,在运行过程中轨地电压总保持较高数值,这导致牵引变电所OVPD时刻保持合闸状态,这一状况导致了杂散电流泄漏量明显增加,增大了杂散电流产生的危害。因此更有效地优化控制OVPD,能有效降低轨地电位,减小杂散电流的影响。文章对单区间、多区间内两个牵引变电所中两个OVPD断开和合闸不同情况下的轨电位变化分别进行了分析,通过仿真分析对比结果,得到一种更为合理的钢轨电位限制装置控制策略。     

兼顾杂散电流防护的新型钢轨电位限制装置应用实施

当前,国内城市轨道交通多采用钢轨电位限制装置 (OVPD)来抑制钢轨电位,过高的钢轨电位通常引起OVPD频繁通断、长期合闸,导致杂散电流泄漏量明显增加.为此提出一种兼顾杂散电流防护的新型 OVPD,并在南宁轨道交通1号线进行试点安装.测试、分析结果表明该新型 OVPD 不仅能实现钢轨电位抑制,还能有效减少杂散电流泄漏量.     

计及回流系统设备行为过程的钢轨电位动态仿真

为控制杂散电流与钢轨电位,钢轨电位限制装置(OVPD)、连接装置(CD)等设备广泛运用于轨道交通运营线路,直流牵引供电系统中的钢轨电位异常问题越来越引起重视.回流系统设备的状态切换会造成钢轨电位动态分布发生显著变化.建立回流系统等效电路模型时不应只考虑正线,也应当考虑段场以及回流设备的行为过程.为此,该文建立OVPD和...     

场路耦合的直流牵引供电系统杂散电流扩散模型

场路分离的杂散电流计算中，电阻网络模型的钢轨对地过渡电阻参数受地电位分布计算中的道床和土壤电阻率的影响，难以准确反映杂散电流扩散分布。提出了场路耦合的仿真模型，通过对直流地铁回流系统中的空间及导体结构进行区域等效，以直接边界元法建立杂散电流扩散场模型，获得表征杂散电流扩散分布的散流系数矩阵与散流互阻矩阵并进行存储；将直流牵引供电系统等效为多时变电源集中电路，利用散流互阻矩阵对牵引供电系统等效电路进行修正，建立以列车运行图为驱动的杂散电流动态仿真模型。仿真结果与CDEGS软件对比，钢轨电位误差在2.04%以内，隧道面上电位误差在1.09%以内，仿真计算速度提升了83.32%。案例分析表明，大部分杂散电流从牵引所间距较大的区间泄漏；该线路钢轨对地过渡电阻大于3.76Ω·km时，其变化对钢轨电位峰值影响较小；当过渡电阻值大于6.94Ω·km时，钢轨泄漏电流密度小于2.5 mA/m。     

城市轨道交通场段异常轨电位研究

目前城市轨道交通场段内轨电位限制装置动作频繁,针对该现象进行分析研究.场段咽喉区单向导通装置的导通状态直接影响场段内的轨电位,同时综合接地系统的设计也为杂散电流创造路径,基于此提出一些改进措施.     

地铁走行轨对地过渡电阻杂散电流分布的影响

城市轨道交通直流牵引系统杂散电流可能导致钢轨、道床钢筋、结构钢筋和地下金属管线等发生不同程度的腐蚀,杂散电流分布及对腐蚀定量影响目前国内外还缺乏研究。针对目前规范中典型的3种走行轨对地过渡电阻状态:15?·km(新建线路验收限值)、3?·km(运行线路限值)和0.5?·km(不良状态),数值计算对比了机车距离变电所负极距离0.5、1.0、1.5、2.0、2.5和3.0 km 6种位置时沿线钢轨对地电位分布以及钢轨和杂散电流分布。研究结果显示:走行轨对地电阻越小,钢轨泄漏的杂散电流越大。机车在距离牵引变电所负极越远的位置运行时,沿线钢轨的和排流网上的最大杂散电流密度以及沿线钢轨对地电位越大。土壤电阻率为100?·m,走行轨对地过渡电阻为0.5?·km情况下钢轨最严重部分损失占33%,年腐蚀量可达203.62 g/m。该研究为城市轨道交通杂散电流危害定量评估影响提供了依据,清晰地反映了走行轨对地过渡电阻工程控制的必要性。     

地铁供电系统保护装置探讨

描述了地铁直流牵引供电系统中的框架保护和钢轨电位限制装置特性.通过对北京地铁直流牵引供电系统实际情况的研究探讨,分析了框架保护和钢轨电位限制装置在过负荷、第三轨短路故障和直流设备内部短路故障中的动作过程;提出了采用负逻辑控制、内含触发电路双反晶闸管的钢轨电位限制装置可替代框架保护电压元件的保护功能的结论.     

直流牵引供电回流系统与杂散电流扩散的联合仿真模型

直流牵引供电系统杂散电流产生的直流干扰问题日趋严重。为研究杂散电流的干扰程度,将直流牵引供电回流系统与杂散电流扩散模型进行联合仿真。考虑段场与正线之间的互相影响,建立段场集中点电流源泄漏与正线沿线钢轨分布式泄漏共同作用下的动态杂散电流在分层介质中的扩散模型。提出分层模型的精细积分主元加权迭代方法,从而避免一般方法求解失败的问题,实现高精度、高效率求解分层格林函数。以中国实际地铁工程为例,采用该文模型对段场的杂散电流和附近土壤地表电位梯度的现场测试进行过程还原,实测与仿真结果误差在8.46%以内。直流牵引供电系统正线与段场之间采用阻断式连接方案,可使得附近土壤的地表电位梯度降低46.53%。     

城市轨道走行轨过渡电阻测量方法与计算误差

走行轨过渡电阻的测量对杂散电流评估有着重要的意义。实际运营线路、过渡电阻的测量受远端钢轨电位限制器接地等情况干扰。通过建立走行轨-排流网两层模型,求解走行轨电位和电流在线路首末端双端接地、不接地和单端接地3种情形下的分布,分析过渡电阻测量误差。走行轨平均电位测量误差随着测量区间的增大而增大,泄漏电流的测量误差随着测量区间的增大而减小。当线路两端接地时,过渡电阻测量误差最大可达到1.20■·km。建议过渡电阻测量区间长度控制在1～4 km范围内。当走行轨平均电位计算考虑其近似直线分布时,平均电位误差均小于采用算术平均值计算,可以减小过渡电阻测量误差。     

城市直流牵引供电系统钢轨电位建模仿真及抑制措施研究

既有直流牵引供电系统中钢轨电位异常导致了钢轨电位限制装置保护频繁动作,对城市轨道交通供电系统正常运营造成了严重影响。对此,首先基于某典型地铁线路的实测现场数据分析了保护动作时刻钢轨电位和钢轨回流的分布情况;然后建立直流牵引供电系统轨-地分布数学模型,并验证了模型的精确性;最后针对存在的问题给出治理方案,仿真验证了方案的可行性,为直流牵引供电系统的运维提供了参考。     

城市轨道交通杂散电流治理的综述与评估

杂散电流会造成电气化交通系统附近金属结构腐蚀,该现象在普遍采用直流牵引供电的城市轨道交通中尤为突出.该文分别对城市轨道交通新建线路和运营阶段的现有线路的杂散电流治理和防护措施进行讨论.对设计阶段的新建线路而言,可采用包括优化牵引变电所位置、减小轨道纵向电阻、在道床中安装杂散电流收集系统等措施.对处于运营阶段的现有线路而言,除了采取在走行轨上并联线缆或走行轨间焊接均流线等以增大回流路径截面积措施外,通过电力电子的静止变换器(如负阻变换器等)控制回流路径杂散电流的方法也是极具潜力的治理措施;上述单元可以部署在特定点,以实现对轨道电位过高或出现初期腐蚀位置处的定点治理.     

直流牵引供电系统电流跨区间传输对钢轨电位影响

直流牵引供电系统普遍存在钢轨电位过高的问题,现有模型仿真结果一般远小于现场实际值。对多区间多列车并列运行情况下电流跨区间传输现象进行分析,理论研究了电流跨区间传输对钢轨电位的影响。通过广州地铁8号线现场测试,验证了跨区间传输电流所占列车总牵引电流比例增加时,会导致钢轨电位增大。根据直流牵引供电系统实际特性,建立多供电区间多列车的钢轨电位动态分析模型,仿真分析了列车动态运行下直流牵引供电系统电流跨区间传输现象,对比分析不同电流跨区间传输情况下钢轨电位变化。现场测试及仿真结果表明,有效避免电流跨区间传输可大大降低线路钢轨电位幅值。     

便携式轨道电位和接缝电阻测量系统的研究

轨道交通中的轨道接缝电阻对轨道电位有着重要的影响,轨道电位过高,会影响轨道交通安全、稳定地运行。为了全面分析轨道电位的分布,设计了一种便携式的轨道电位及接缝电阻的测量装置。测量系统由智能传感器、监测装置和PC机构成,可以测量一个供电区间内的轨道电位和接缝电阻,并且可以对测量数据进行分析、显示和保存。系统携带方便、操作容易、测量精度高,具有广泛的实用性。     

多列车运行下地铁杂散电流建模仿真

杂散电流会侵蚀地铁沿线埋地金属管道和钢筋混凝土结构进而降低建筑物的强度和耐久性。现有的杂散电流分布模型由于多是单一列车驱动且边界条件为一或两个变电站,存在模型结构简单且边界条件与实际情形有较大区别等缺陷,致使其仿真结果与实测值存在较大误差。文中首先将列车及变电所等效为直流源共同对地注入电流,再从杂散电流分布特性出发,基于契合实际状况下的“行车轨道—排流钢筋结构—金属网—大地土壤”四层地网结构方法,利用微元等值电路推出单注入源作用下大地电气量的分布模型,接着将各个单独注入源作用结果进行叠加得整条线路上电气量的分布模型。最后基于成都地铁线路数据,利用所提多列车杂散电流分布模型对全线杂散电流进行编程仿真,预测其在整条线路上的分布。对地铁杂散电流前期施工及后期防护提供参考。     

轨道交通车站及区间杂散电流防护设计的探讨

介绍了杂散电流产生原理及其腐蚀的危害隐蔽性和突发性,阐述了维护和监测的困难性,明确了以防为主、以排为辅、防排结合、加强监测的防护原则,讨论了杂散电流防护中防堵、排流、监测等不同手段,结合工程经验及新型监测技术,力求有效缓解杂散电流腐蚀对轨道交通运营和国民经济所造成的损失。     

地铁轨道局部绝缘损坏下动态杂散电流及地电位梯度建模与分析

地铁轨地绝缘损坏会导致过渡电阻降低,造成泄露地电流激增、地电位梯度升高等问题。首先,针对轨道局部绝缘损坏下沿轨过渡电阻呈连续分布的特性,提出并建立了轨地过渡电阻区段分布模型。然后引入列车快速牵引策略,构建了完整牵引周期的杂散地电流动态分布模型及地电位梯度模型,并基于分布参数理论将连续分布的电流等效为若干离散分布的点电流源。最后利用复镜像法求解格林函数的方法,计算分析全线动态杂散电流分布和动态地电位梯度分布。通过CDEGS软件对比验证了模型的准确性与优越性。算例结果表明,保持加速、减速区域较高的绝缘性能是降低直流牵引供电系统对附近地电位梯度影响以及减小土壤环境直流干扰的关键。     

Assessment of grounding schemes on rail potential and stray currents in a DC transit system

This paper studies the effects of different grounding strategies, including ungrounded, solidly grounded, and diode grounded on rail potential and stray currents in the Taipei Rail Transit Systems (TRTS). The TRTS is a dc transit railway and the running rails are used as the return conductor for traction currents. The advantage is that no dedicated return conductor is required while the disadvantages are rail potential and stray current problems. Thus, the analysis of grounding strategies is important and necessary. Sample simulation results for the red line between Tamshui (R33) and Chuwei (R31) stations are presented.     

FTGS-放大滤波板故障的测试与研究

通过遥供音频无绝缘轨道电路(FTGS)对故障数据的提取分析,以及轨电位分布理论及对信号设备影响的理论研究,确定放大滤波板故障与轨电位异常相关.经过现场测试验证,轨电位升高是放大滤波板故障的原因之一,轨电位升高导致放大滤波板输出电压下降,放大滤波板的输出电容温度升高,最终导致放大滤波板的输出电容疲劳损坏.     

Simulation model for drainage protection of earth-return circuits laid in stray currents area

Proper design of drainage protection against stray currents requires the knowledge of current and potential distribution along the rails of the d.c. railway system and the installation to be protected (cable, pipeline, etc.). Usually, a calculation model is used in which these earth-return circuits are treated as separate. In reality, the protected structure and the rail can be placed close together and conductive coupling between them exists, resulting in different current and potential distributions along both structures when comparing with the case of the separate structure. In this paper, a calculation model is presented in which an interchange of currents flowing along both structures – equivalent rail and protected structure – is taken into account. The formulae in closed forms are derived for calculation of such parameters as longitudinal current, potential to the remote earth, and potential to the adjacent earth. An attempt to incorporate electrode kinetics into the model is also made. In the simulation model, the polarization phenomenon is modeled by an iteratively calculated non-linear resistance. Example calculations are carried out in which the influence of the resistance of the drainage connection and the drainage current on the protection efficiency are examined. The relations presented may be useful at the design stage of protection systems containing electric drainages. Received: 11 December 2001/Accepted: 30 January 2002     

重载电气化铁路钢轨电位监测系统

重载高速电气化铁路区段由于牵引电流大和钢轨对地漏泄电阻高,导致的钢轨电位偏高对人身和设备安全造成威胁.本文阐述了钢轨电位的产生机理,分析了其基本特性,并用实测波形和仿真数据验证了钢轨电位偏高情况频繁发生.提出了研究钢轨电位监测系统的必要性,从监测系统中的采集系统、GPS授时同步系统、抗干扰技术进行了详细分析,最后从技术可行性和经济可行性上分析得到,建立高速重裁电气化铁路钢轨电位监测系统可行.