城市轨道交通轨地过渡电阻对杂散电流分布特性的影响

为研究城市轨道交通轨地过渡电阻对杂散电流的影响,基于电阻网络的方法,建立将各金属结构、道床及大地等效成电阻和过渡电阻的电路模型,并推导出各金属结构电压、电流的解析表达式。然后采用CDEGS软件作了仿真验证,讨论了不同过渡电阻及区间过渡电阻不均匀对杂散电流和走行轨电位的影响。研究结果表明:过渡电阻均匀和不均匀时,仿真结果均与计算值基本保持一致;过渡电阻均匀时,排流网电位最大偏差为5.7 m V,不超过16%;轨地过渡电阻与走行轨绝缘电阻率成正比,杂散电流大小与过渡电阻成反比,过渡电阻为3?·km时,杂散电流达到1 448.4 m A;不均匀过渡电阻并不会影响走行轨上的压降,但会改变其电位分布;过渡电阻突变减小会增大总杂散电流。研究成果可为地铁杂散电流防护设计提供依据。     

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。     

一种消除过渡电阻影响的阻抗测量方法

双端供电系统当线路发生单相接地故障时,由于过渡电阻的存在会造成阻抗测量不准确,引起距离保护的不正确动作。首先运用相量图的方法,定性分析了保护位于送电侧和受电侧时,过渡电阻引起阻抗测量误差的原因;为了减小过渡电阻引起的测量阻抗误差,基于全周傅氏算法提出了利用保护安装处负序电流相位代替故障点处故障电流相位的方法,并通过传统阻抗测量方法的改进,在高阻接地的情况下也能够比较准确地求得测量电抗值。EMTDC仿真表明,与传统的计算方法相比,该算法能有效地减小过渡电阻对测量阻抗的影响,保证测量阻抗的准确性。     

用接地电位三次样条插值函数测试接地电阻

为了克服大型地网接地电阻测量时长距离布线的困难和消除线路互感干扰,提出了一种“利用接地电位的三次样条插值函数测试接地电阻的新方法”。该方法通过近距离测试接地网周围的电位分布变化,利用三次样条插值函数拟合出接地电位的分布曲线,通过接地电位和接地电流计算确定接地电阻。该法测量地网接地电阻时不需要远距离布置电流极,克服了地理条件对长距离布线的限制,消除了长距离布置测试线路引起的互感干扰,而且可以实现在线测量。实测结果表明该测量方法正确,而且使用方便。     

地表垂直落差对接地网接地电阻测量的影响及改善措施

山地河流地形处接地网接地电阻测量时测量电极布置位置对测量结果影响显著。为此,在传统垂直3层土壤结构等效模型的基础上考虑了水、岸之间的垂直落差,构建了与实际地貌更贴合的考虑地表垂直落差的土壤结构模型。计算得到了电流注入地网时地表电位分布规律及接地网接地电阻值,分析得到采用规程法测量接地电阻时不同测量电极布置位置对接地电阻测量的影响,并对测量时补偿点位置的修正方法进行了分析和探讨,提出了不同电极布置条件下补偿点位置的修正方法。分析表明:当水电站接地系统周围地表存在显著垂直落差时,地表电位在近水土壤区域存在严重畸变;采用规程法沿河布线测量接地电阻,当电极位置距河边的水平距离50 m时,接地电阻及电压极补偿点位置测量结果跳变剧烈,测量结果随着其距离的增大而趋于稳定值;此时补偿点位置较‘0.618’而言更偏向地网侧,其具体值随土壤电阻率反射系数的增大而减小。该研究结果可以为复杂土壤结构中接地网接地电阻的测量提供参考。     

地铁杂散电流引起动态地电位分布建模及影响因素分析

针对地铁运行导致变压器直流偏磁、埋地管道腐蚀而带来的地铁杂散电流干扰和影响评估问题，提出杂散电流引起动态地电位分布建模方法。通过将多区间、多列车地铁线路等效为多时变电源电阻网络模型，实现杂散电流实时分布计算；进一步将其等效为非均匀散流线电流源，结合线路地理信息，基于点电流源电场的空间数值积分实现地铁全周转时间内的地电位动态计算；利用CDEGS软件仿真和现场实测数据，验证模型计算结果的准确性。以国内某市1、2号线地铁线路为例，计算杂散电流引起大地电位波动区间，以电位梯度变化评估杂散电流干扰范围及程度，并分析机车运行工况、轨地过渡电阻和土壤电阻率因素对地电位梯度的影响规律。     

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。     

福州特高压变电站短路电流分流系数计算与分析

变电站内发生短路故障时真正引起危害的是入地故障电流,而不是短路故障电流。分流系数表征了接地网或架空地线对故障电流的分流能力,可用于分析短路电流的分布情况。研究了变电站站内故障时短路电流的分流机制,提出了适用于工程实际的分流系数定义,重点介绍了分流系数的数值计算方法。在此基础上计算了福州特高压变电站的分流系数与短路入地电流,并分析了分流系数的各种影响因素。分析结果表明:地线分流系数随着变电站接地电阻的增大而增大,随着杆塔接地电阻的增大而减小;500 kV侧和1 000 kV侧短路时地线分流系数差别较小;随着变电站接地电阻的增大,最大入地电流减小,接地电压增大。     

缩短电流极引线测量地网接地电阻的方法

分析了缩短电流极引线测量地网接地电阻的原理和计算入地短路电流散流分布及地面电位的数值方法。先采用计算机数值方法计算有电流极存在时的地面电位,并分析得出能测量到地网接地电阻的电压极位置,从而在实际测量中测量得到地网的真实接地电阻。     

绝缘局部损坏下地铁杂散电流分析

简述杂散电流产生机理,建立均匀电阻下杂散电流分布的数学模型,分析杂散电流的分布规律。地铁运行多年后,走行轨对地可能发生绝缘损坏,走行轨纵向电阻值和走行轨对地过渡电阻值可能发生变化,运用Matlab软件进行仿真,仿真结果显示在绝缘局部损坏下,绝缘损坏处杂散电流将显著增大。     

利用架空线路测量接地装置接地电阻的误差研究

笔者分析了利用架空线路作为电流、电压线测量接地网接地电阻的误差来源,指出了线路的架空地线未与地绝缘是产生测量误差的根本原因。通过建立数学模型研究了变电站接地电阻值、电流回路电阻值、杆塔接地电阻值、架空地线类型的改变对接地电阻测量误差的影响;指出接地装置对地电压测量偏差主要受架空地线的短接范围的影响。为了减小大电流法测量接地装置接地电阻的误差,应当令测试范围内架空地线对地绝缘或采取人工放线的方式。     

计及地线耦合的利用架空线路测量接地网接地阻抗的方法

在利用架空线路测量接地网接地阻抗时,未断开接地网与架空地线的连接构架会使通过接地网流入大地的电流小于实际注入电流,且经过地线的分流电流由于架空地线与相线间的电磁耦合效应会在线路中产生干扰电压。因此提出在测量接地网对地电压和实际注入电流时,同步测量地线电流以减小分流效应造成的误差;并通过多次测量的数据建立数学模型进行计算,以减小测量线路与地线的电磁耦合效应产生的感应电压对接地阻抗测量产生的影响。仿真结果表明,在电压极之前的杆塔与地线绝缘或者直接相连的杆塔数目较少的情况下,所提测量方法能有效减小用架空线路测量接地网接地阻抗时地线分流造成的接地阻抗测量误差。     

基于参数识别的长输电线路接地距离保护算法

针对长输电线路补偿算法采用传统距离保护测距方程后耐过渡电阻能力不强,在保护范围末端发生高阻接地故障时保护容易超越的问题,提出了一种新的基于参数识别的时域长输电线路接地距离保护算法。故障发生后,采用引入插值法的Bergeron模型,利用保护安装处的电压电流来计算线路末端的电压电流,在线路末端应用所推导出的可用于长输电线路分布参数的具有3个系数的时域解微分方程算法来计算故障距离。当计算距离小于保护整定距离时,判为区内故障,保护动作跳闸;否则,保护不动作。理论分析和仿真实验证明,该算法不受长输电线路分布电容和故障暂态的影响,动作速度快,耐过渡电阻能力强,在300km长输电线路、300Ω过渡电阻条件下,保护可靠动作,不会发生超越。     

特高压线路潜供电流的仿真计算

建立了1 000 kV双端电源输电线路模型,利用EMTP仿真计算加装快速接地开关(HSGS)前后和加装带中性点小电抗的并联电抗器前后潜供电流的幅值,结果显示,加装带中性点小电抗的并联电抗器限制潜供电流的效果更优.分析了接地过渡电阻的取值和线路载流量对潜供电流的影响,结果表明两者对补偿前的潜供电流影响很小,对于加装HSGS后,线路载流量的影响依然很小,而接地过渡电阻的取值对潜供电流影响较大,潜供电流随接地过渡电阻增大而减小.分析显示,对于某特高压示范线路,HSGS的接地电阻选取小于1.5Ω时较合理,中性点小电抗取为150Ω左右时潜供电流和恢复电压出现最小值.对1 000 kV的长线和短线分别仿真,可知线路越长,潜供电流越大.     

接地电阻测量中测试极位置的确定

通过分析接地电阻测量时接地电极尺寸对测量误差的影响，指出0.618法则的适用范围，分析了测量误差和电流极距离、电位极变动范围的关系，介绍了上壤电阻率不匀时接地电阻测量时应注意的法则，强调了用三极法测量时的基本条件。     

协同多模接地控制的海洋核动力平台电网接地故障选线方法

海洋核动力平台电网包含核反应堆敏感负荷,不同接地故障条件下均需要快速准确选线并切除故障线路。为避免某些高频频带下不同线路间零序电流分布差异不明显造成选线误判,提出基于被选频带零序能量的选线方法,并通过零序能量阈值判别高过渡电阻接地故障。发生高过渡电阻接地故障时,为避免电流互感器极性测量误差导致选线误判,协同多模接地控制将中性点切换至小电阻接地方式。此时,系统零序电压、健全线路零序电流幅值降低,故障线路零序电流幅值升高,基于此可预判故障线路;为避免互感器一次侧电气量过小造成较大的测量误差,利用切换前系统零序电压与切换后预判故障线路首端零序电流间的相位差构建就地化选线判据。仿真与动模试验结果证明,所提方法在不同故障场景下均能够准确选线,满足现场应用要求。     

轨地过渡电阻对电网地铁杂散电流分布影响分析

为研究轨地过渡电阻对电网中地铁杂散电流分布的影响,提出了在多层分区土壤下地铁与电网的杂散电流耦合模型以及交流电网模型。首先,基于实测土壤数据建立多层分区土壤模型,通过CDEGS软件建立贵阳市某地铁线路和片区电网耦合模型。然后,在考虑地铁列车运行工况的同时,仿真分析了轨地过渡电阻变化对地铁杂散电流和变压器中性点直流电流分布的影响。最后,结合实际电网参数,根据所提耦合模型变压器中性点流入电流的仿真结果设置外部直流电源输入,进而借助PSCAD/EMTDC软件构建贵阳市某片区电网杂散电流分布模型。仿真结果表明,轨地过渡电阻减小会增大变压器中性点、输电线路以及变压器励磁绕组中的杂散电流。     

基于电磁暂态程序的架空地线分流系数的计算

为了准确计算变电站接地网接地短路电流和架空地线的分流系数,以某500 kV输电系统为例,采用电磁暂态程序(the alternative transient program-electormagnetic transient program,ATP/EMTP)对系统中各主要元件进行建模,计算变电站内、外发生单相接地故障时短路电流的分布和架空地线的分流系数,分析变电站接地网接地电阻、杆塔接地电阻、地线型号、线路长度、变电站外短路位置等对其接地短路电流和地线分流系数的影响,得出接地网电阻、杆塔接地电阻增大,出线回路数减少时,接地短路电流增大,架空地线的分流系数减小的结论。     

地铁杂散电流及腐蚀防护问题

地铁杂散电流及腐蚀防护问题对地铁的建设和运行管理都有重要意义.通过对地铁等效电网络的计算,分析了地铁新建初期走行轨及排流网电位分布和部分过渡电阻变小以及加敷排流电缆之后的影响.     

直流深井接地极接地电阻的人工布线测量

深井接地极因占地面积小,选址容易的优点,具有很高的工程实用价值。由于单根深井接地极最大对角线距离不到1 m,明显不宜直接采用规程推荐的5倍对角线距离人工布线测量接地电阻。为此,文中建立了直流深井接地极模型,仿真计算了其接地电阻和地表电位分布,基于之提出了电流极距离要求;建立了深井接地极注流、电流极回流的模型,研究了接地电阻测量过程中深井接地极和电流极共同作用下的地表电位分布规律;结合深井接地极接地电阻的仿真计算值,分析获得了电压极的布置要求。改变电流极和电压极的位置,研究了测量误差与布线距离之间的关系,提出了深井接地极接地电阻测量的电流极和电压极布置方案。采用研究获得的方案对深井接地极接地电阻进行了实测,验证了方案的有效性和准确性。最后,分析了深井接地极与水平及垂直接地极接地电阻测量的异同,为类似深井接地极接地电阻测量以及相关标准修订提供了参考。