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。     

基于实测牵引回流的地铁时变负荷对钢轨电位影响分析

在电气化铁路中列车轨道是牵引电流回流通道的一部分,钢轨对地电位容易对信号电缆芯线产生干扰.通过测试某地铁线路牵引电流回流与钢轨对地电位,验证基于CDEGS软件建立的直流牵引回流系统模型的正确性.以测试样本为依据,结合运行图信息,基于小波变换算法研究地铁时变负荷特性,建立地铁典型负荷模型,分析牵引负荷时变特性对钢轨电位的影响.对多列车不同运行工况下的钢轨电位分布进行计算和仿真,提出降低钢轨电位的方法.     

电容耦合对组合波输出波形特性的影响

为研究浪涌保护器的特性,采用仿真分析并进行了大量的实验研究,得出了电容耦合对组合波短路电流波形参数的影响规律:①耦合电容的加入,显著改变了组合波短路电流的波形参数,使电流波的波前时间和半峰值时间减小,反极性振荡和虚拟阻抗增加。②随着耦合电容容量的增加,组合波短路电流波形的波前时间和半峰值时间增加,反极性振荡和虚拟阻抗减小,当电容容量增至无限大时,短路电流波形参数和未加任何耦合组件时相同。③压敏电阻负载条件下,耦合电容对组合波短路电流波形的波前时间、半峰值时间以及反极性振荡和虚拟电阻较无负载时的参数值偏小。研究结果对组合波回路的设计提供了一定的理论指导。     

特高压直流输电接地极附近的土壤结构对变压器直流偏磁的影响

“十二五”期间,我国将全面推广特高压直流输电线的建设,许多新的科学、技术问题出现.我国幅员广阔,土地结构复杂,因此针对不同的土壤结构对特高压直流接地极地表电位、中性点接地的变压器偏磁进行了研究.首先建立了水平双层土壤模型及其地表电位计算公式,以6种不同的土壤为例,分别流入3000、4500和5000 A直流电流,计算了距离其接地极不同距离的地表电位,根据地表电位计算了偏磁电流的大小,分析了偏磁电流对变压器励磁电流畸变率的影响.结果表明:土壤电阻率越大,流入变压器的直流电流越大,引起的直流偏磁现象越严重,以双层土壤为例,当第2层土壤电阻率从1000?·m增加到3000?·m 时,偏磁电流畸变率从24.2%增加到36.5%.随着接地点距离变压器中性点距离的增大,地电位减小,当距离大于60km 时,地表电位趋近于零.在选择变电站的站址时,需要根据土壤结构计算偏磁电流及其畸变率,确定合理站址     

直流动态杂散电流在分层介质中的扩散模型

为了研究直流牵引供电系统杂散电流的干扰范围和影响程度,将回流系统分布式电路等效为集中电路,建立牵引供电系统集中等效电路,采用节点电压法进行系统潮流计算,基于潮流计算结果,建立全线杂散电流随时间动态分布模型;采用叠加原理建立动态杂散电流在层状介质中的扩散模型,利用Prony法进行求解,与CDEGS软件仿真结果进行对比,地电位计算误差在8.66％以内.国内某地铁线路列车采用6B编组,最大速度80km/h,发车间隔2min,混凝土电阻率为0.503Ω·km,土壤电阻率为38.9Ω·m,埋地金属结构与地铁线路距离50m时,钢轨过渡电阻值提高至40Ω·km以上,或钢轨过渡电阻值为5.31Ω·km时,埋地金属结构与地铁线路的距离增大至0.25km以上,沿线大地电位梯度小于2.5mV/m;缩短供电距离,能降低杂散电流干扰.     

长沙地铁轨道交通对交流电网的影响及治理措施的研究

在城市地铁轨道交通中,供电牵引网采用直流供电方式,部分牵引电流经钢轨泄漏到地下形成杂散电流,引起周边电力变压器产生直流偏磁现象。文中分析了地铁轨道交通对变压器的影响,通过采用电容隔直方式抑制变压器中性点直流电流,有效解决了变压器直流偏磁问题,保障了主变运行安全。     

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%。     

基于牵引PMSM的地铁直流侧振荡抑制策略探讨

在地铁永磁牵引系统中,逆变器直流侧的负阻抗特性降低了系统阻尼,导致牵引逆变器直流侧易发生电压振荡,从而影响牵引系统的稳定性。为此,建立地铁牵引逆变器直流侧数学模型及小信号模型,得到了直流侧系统的稳定条件,进而提出基于q轴电流补偿的直流侧电压振荡抑制策略,并应用于系列化标准地铁牵引永磁同步电机(PMSM)的控制系统中。通过MATLAB/Simulink仿真及在中车大连电力牵引研发中心有限公司试验中心进行试验,表明基于q轴电流补偿的直流侧电压振荡抑制策略应用在牵引永磁同步电机控制系统中具有较好的性能,牵引变流器直流侧电压振荡得到有效抑制,直流侧电压、d轴电流和q轴电流变化平稳。     

地铁杂散电流引起变压器直流偏磁抑制方法

针对城市地铁运行时泄漏的杂散电流会引起沿线变压器直流偏磁问题,提出一种基于碳化硅PiN二极管的偏磁抑制方法。首先,建立杂散电流分布模型并采集现场地电位实测数据,明晰了地铁运行下城区整体大地电位的数值分布特点。然后利用碳化硅PiN二极管在直流电压和故障电流下的电压阻断能力及电流导通特性,提出了基于碳化硅PiN二极管的变压器直流偏磁抑制电路结构与工作流程。最后基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了城市电网110kV变电站主变直流偏磁仿真模型,验证了偏磁抑制方法故障电流导通能力和偏磁直流抑制效果。仿真结果表明：电网故障时,偏磁抑制方法瞬时导通,继电保护迅速动作跳闸;变压器实施偏磁抑制后,中性点直流电流被阻隔,磁滞回线、一次侧绕组电流及励磁电流畸变率降低,直流偏磁得到有效抑制。     

城轨杂散电流在电网系统中的分布特性仿真分析

城市轨道交通产生的杂散电流会导致位于地铁密集区域的变压器发生直流偏磁问题,威胁变压器及交流电网系统的安全稳定运行。为解决该问题,建立了地铁杂散电流静态分布模型、深圳地区多层分块土壤模型以及深圳交流电网仿真模型,计算分析了杂散电流引起的交流电网变电站地电位变化及变压器中性点直流电流的分布特性。结果表明,地电位变化及变压器中性点直流电流变化均与地铁运行工况相关,变电站与地铁密集区域间的距离及土壤电阻率是主要影响因素。针对自耦变压器,结合试验测试结果,指出仅在直流超标站点安装电容隔直装置无法消除这类直流偏磁问题,需要从整个区域电网的角度合理配置隔直装置。     

特高压变压器直流偏磁计算及无功功率特性分析

针对变压器的直流偏磁问题,分析了特高压变压器直流偏磁时无功损耗的响应机理,给出无功损耗计算方法,进行无功损耗特性分析。采用增加串联电阻的方法,提高计算电流中直流分量的计算精度。结合电压补偿,消除增加串联电阻后导致的电压下降问题。根据特高压变压器的实际参数,建立变压器的场路耦合模型,进行特高压变压器不同直流偏磁电流下的仿真计算。研究表明,变压器直流偏磁时,励磁电流波形严重畸变。随着直流偏磁电流的增加,特高压变压器的空载无功功率逐渐增加,直流偏磁电流超过一定范围后,无功功率随着直流偏磁电流的增加近似呈线性增加。相同直流偏磁电流时,负载下的无功功率明显大于空载下的无功功率。相比于无直流偏磁时的无功功率,相同直流偏磁电流时,空载与负载下的无功增额大体相同。     

特高压变压器直流偏磁空载电流实时计算

通过获取特高压(UHV)变压器的电感-电流曲线和偏磁情况下空载电流峰值-直流偏磁电流曲线,提出了一种特高压变压器直流偏磁空载电流实时计算方法,与直接用场-路耦合法的计算结果对比,验证了该实时计算模型的准确性;通过选取最优迭代算法和变步长策略,提升该模型计算的效率和实时性;由任意偏置量的直流数据,实现在ms级的时间内得到该直流偏置对应的电流波形。结果表明该特高压变压器直流偏磁空载电流实时计算模型计算速度快,计算准确性高,在变压器直流偏磁电气参数扰动在线评估、防止保护拒动或误动和保障其他电气设备安全运行等方面具有广泛的应用前景。     

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。     

多直流接地系统单极运行对沪西特高压变电站直流偏磁的影响

研究了上海周边7条超高压与特高压直流系统中有条或多条线路单极运行时,上海沪西等特高压变电站和上海500 kV电网的直流偏磁情况。电磁仿真计算各交流变电站的地电位分布与中性点偏磁电流,结果表明:多条直流线路单极运行时条线路上的电流不会通过其他线路回流,特高压变电站的直流电流在多条线路同时单极运行时的数值等于单条线路单极运行时的代数和,向家坝—上海、锦屏—苏南、三峡—上海这3条线路单极运行时对沪西变电站的影响大,使特高压变压器中性点偏磁电流超过5 A,约2.4?的变压器中性点串联电阻可较好地抑制沪西特高压变电站的直流偏磁电流。     

基于串联电阻的特高压变压器空载直流偏磁计算

利用变压器时域场路耦合模型,计算单相特高压自耦变压器的空载直流偏磁特性。通过增加串联电阻值,提高计算电流中直流分量的计算精度。根据不同串联电阻值时的计算分析,得到串联电阻的取值范围。增加串联电阻,改变电路结构,通过电压补偿的迭代仿真计算,可有效消除增大串联电阻值导致的电流计算偏差。求解瞬态电流的四阶龙格库塔法,一次斜率计算,对应一次磁场求解电感计算。适当减小步长,有利于提高计算电流中直流分量的计算精度,降低串联电阻的取值。在稳定性和精确性分析的基础上,进行特高压变压器不同直流偏磁电流下的空载直流偏磁仿真计算,获得励磁电流波形,并分析了电流的谐波成分。     

高压直流接地极单极运行对变压器脉动冲击

讨论了直流接地极双极转单极大地方式运行时,偏磁电流对近区变压器励磁特性的影响.基于场路耦合原理建立了变压器直流偏磁联合仿真模型,分析了接地极单极大地方式运行对交流电网以及变压器励磁特性的作用机理.通过仿真模型分析,结果表明:直流接地极双极转单极大地方式运行时,流过交流电网的偏磁电流为随时间变化的脉动型直流电流,其侵入变...     

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。     

隔直装置安装位置对电网主变压器直流偏磁电流分布影响研究

针对城市电网直流偏磁主变压器中性点安装隔直装置后,导致周围其他主变压器中性点直流增加出现直流偏磁这一现象,提出研究隔直装置安装位置对城市电网主变压器直流偏磁电流分布的影响。考虑地铁回流系统结构、换乘站综合接地系统连接特征以及地铁和城市电网空间、电气连接关系,基于CDEGS仿真软件建立西南某城市电网及地铁网络耦合模型。在此基础上,仿真分析了不同类型变电站安装隔直装置后,电网变电站主变压器直流偏磁电流幅值变化特征。分析结果表明,为地铁主变电所供电的220 kV变电站安装隔直装置后,与其直连的变电站主变压器直流偏磁电流总量减少超过15%,能够显著抑制直流偏磁电流,为城市电网变电站隔直装置安装位置确定提供理论依据。     

城市地铁对电力变压器直流偏磁的影响与分析

城市地铁轨道交通中供电牵引网采用直流供电方式，部分牵引电流经钢轨泄漏到地下形成杂散电流，引起周边电力变压器产生直流偏磁现象。以一起地铁杂散电流引起的220 kV电力变压器直流偏磁为例，通过对入侵原理、入侵源头、现场数据分析处理，确定了地铁对变压器直流偏磁的影响，提出城市电网对地铁造成直流偏磁影响防御方案，为地铁轨道交通对电力变压器不利影响的分析和防治提供有效依据和建议。     

地铁杂散电流引起上海电网变压器偏磁研究

地铁杂散电流造成变压器偏磁的驱动电流源具有复杂、影响因素多等特点。为了认识地铁杂散电流对上海电网变压器偏磁的影响,利用建立的大地模型计算了杂散电流地电位的影响范围,并根据计算结果,选点对上海220kV电网13台变压器和500kV电网7台变压器中性点电流开展了观测实验,利用大量的实测数据研究地铁列车运行工况、变压器运行方式等因素对变压器偏磁电流量值水平和波动性的影响。研究的结果表明,地铁杂散电流对上海城网220kV和500kV变压器的严重影响范围在地铁线路沿线的3km范围内,不能用直流接地极的变压器偏磁评价标准评估地铁杂散电流的偏磁影响。