一种新型冲击电压测量轨道交通过渡电阻方法

作者： 国自电气 时间：2024-07-28 09:35:39 阅读：38

    目前,世界各地均在发展轨道交通,东京、莫斯科、纽约等国际大都市均有发达的轨道交通网络系统。我国1953年开始建设第一条轨道交通线路——北京地铁1号线,并于1971年开通运营。之后天津、上海、广州、南京等城市也开始逐渐发展,与此同时,轨道交通直流牵引系统所引发的杂散电流问题也受到了广泛的关注。直流牵引系统是指牵引变电站将1500V或750 V的低压直流电经馈电线传输到接触网,接触网经受电弓传输到机车上供机车使用,然后经回流轨和回流线回到牵引变电所的负极。

    为了节省建造成本和降低施工难度,全世界大部分国家采用走行轨作为回流轨,大部分电流通过走行轨可以回到牵引变电所的负极,但是由于经过长时间的运行产生磨损以及隧道内潮湿漏水等因素,走行轨与大地之间无法实现完全绝缘，因此会发生部分电流泄漏现象,从而产生杂散电流。杂散电流经过地下无规律的流动,部分能够经过排流网回流到排流柜,然后到达牵引变电所的负极,但是也仍有一小部分无法回流到走行轨，最终流向金属管道。这不仅会破坏附近的埋地金属,还会干扰附近信息设备和精密仪器的通信,严重时还会危害人身安全。

    钢轨对排流网的过渡电阻是影响杂散电流的最主要因素。目前,国内外诸多学者对地铁过渡电阻进行了广泛深入的研究。林炎华"在杂散电流分布路径的理论基础上,利用CDEGS软件搭建了地铁杂散电流分布模型,并在建模过程中提出了利用电缆外覆绝缘层等效钢轨绝缘垫过渡电阻的计算方法。利用CDEGS软件进行轨地杂散电流建模仿真,讨论在不同区间过渡电阻值下杂散电流分布和轨电位变化情况,研究结果表明过渡电阻与钢轨导体绝缘层电阻率呈线性关系。着重分析了影响轨排过渡电阻的主要因素,建立了地铁杂散电流仿真模型,并详细分析了钢轨扣件对地铁杂散电流的影响。

   轨道交通直流牵引系统和杂散电流形成机理,根据电压行波在钢轨中的传播规律以及快速傅里叶变换原理,提出了一种新型冲击法测量钢轨对排流网过渡电阻,最后通过仿真与实验对其进行验证,得到以下结论:

(1)在ATP-EMTP软件中搭建钢轨T型仿真模型,分析了钢轨模型分段长度的选择标准,在仿真中验证了可以用指数函数拟合钢轨电位的衰减规律,从而得到电压行波在钢轨上的传播距离。

(2)由仿真结果可知,冲击法计算得到的过渡电阻值比仿真模型中所设置的数值略大,主要是由于钢轨纵向电阻的影响,但单位长度钢轨纵向电阻仅为0.04Ω/km,因此可忽略纵向电阻对冲击法测量过渡电阻的影响。

(3通过对上海地铁某线路进行传统直流法和新型冲击法实测,对比两者实验数据,结果表明,两者误差为3.7% ,验证了冲击法测量过渡电阻的可行性,且冲击法较直流法更加简便,抗干扰能力更强。