高速電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)對信號電纜的瞬態(tài)電磁影響研究.pdf

1、作為鐵路運輸?shù)幕A設施，信號系統(tǒng)承載著保證調(diào)度指揮和控制列車運行的重任，其在運行過程中的安全性非常重要。在高速電氣化鐵路不斷快速發(fā)展的背景下，牽引供電系統(tǒng)尤其是牽引回流系統(tǒng)對信號設備的強電磁干擾的研究，特別是對于列車特殊運行工況以及牽引網(wǎng)故障條件下的瞬態(tài)電磁影響研究具有迫切性和必要性。
　　本論文以此為背景，圍繞我國高速鐵路牽引供電系統(tǒng)以及列車特殊運行工況對信號電纜的瞬態(tài)電磁影響進行研究和討論，主要研究內(nèi)容如下：
　　從理論

2、角度對牽引網(wǎng)故障狀態(tài)下接觸網(wǎng)短路的暫態(tài)過程原理以及列車過分相時暫態(tài)過程的產(chǎn)生原理進行了研究。分析了短路電流的狀態(tài)及傳播途徑，以及騷擾信號設備的機理和方式；利用數(shù)學模型分析了列車運行特殊工況下的暫態(tài)過程產(chǎn)生瞬態(tài)騷擾的機理。
　　根據(jù)高速鐵路牽引供電系統(tǒng)及軌旁信號電纜的特性，建立了基于多導體傳輸線的瞬態(tài)電磁影響分析模型，采用更適用于瞬態(tài)干擾計算分析的時域有限差分法對多導體傳輸線方程進行了數(shù)學推導，結(jié)合高速鐵路牽引供電系統(tǒng)及線路條件的實

3、際特點，基于 Carson理論推導了包含頻率相關(guān)損耗的差分近似公式，得到更符合實際情況的單位長度傳輸線一次參數(shù)。
　　采用仿真模型，分別對列車正常運行工況、牽引網(wǎng)短路故障條件以及列車過分相特殊工況下，牽引網(wǎng)及列車產(chǎn)生的各種暫態(tài)過程在牽引回流各途徑中的傳播，和對信號電纜的瞬態(tài)電磁影響進行了計算和分析。并結(jié)合我國新建高速鐵路及客運專線的聯(lián)調(diào)聯(lián)試及運行試驗，采用實測方式獲得的牽引回流以及信號電纜受瞬態(tài)電磁影響的測試數(shù)據(jù)對計算結(jié)果進行了詳

4、細的對比分析和驗證。
　　針對信號電纜平行接近長度與列車運行所處位置和短路發(fā)生位置，電纜屏蔽接地方式，大地導電率以及暫態(tài)過程合閘相位角等影響因素對信號電纜的瞬態(tài)電磁影響計算結(jié)果的影響規(guī)律進行了深入的分析，得到了信號電纜芯線感應電動勢計算結(jié)果隨平行接近長度變化關(guān)系；列車運行位置以及短路位置變化與對應長度信號電纜芯線感應電動勢之間的關(guān)系；分析得出了信號電纜芯線感應電動勢計算結(jié)果隨大地導電率變差而增大；雙端接地方式對騷擾的抑制效果優(yōu)于單

5、端接地方式，尤其對列車過分相暫態(tài)過程引起的高頻率騷擾分量抑制的效果更明顯；合閘/分閘時刻在電壓過零點時，可以有效防止暫態(tài)過程對信號電纜產(chǎn)生瞬態(tài)騷擾的一系列重要結(jié)論。
　　本文緊密結(jié)合高速鐵路運營中出現(xiàn)的瞬態(tài)電磁干擾引起的安全問題，通過建模仿真計算和現(xiàn)場實測研究得出了豐富的結(jié)論。研究成果對于高速鐵路信號系統(tǒng)干擾防護設計、施工和運營維護提供了參考依據(jù)和重要數(shù)例，對于保證信號設備正常工作、從而保障鐵路運營安全具有重要意義。同時，成果對新