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高速铁路牵引馈线采用单相电缆相关问题研究
| 论文题名： | 高速铁路牵引馈线采用单相电缆相关问题研究 |
| 关键词： | 高速铁路;牵引馈线;单相电力电缆;并联运行;电气参数 |
| 摘要： | 随着我国高速铁路的大规模建设，以及相关建设标准的不断提高，牵引变电所与牵引网之间的传统架空线路已逐步被单相馈线电缆所取代。一方面GIS开关柜的使用需要采用电缆进出线，另一方面电缆进出线在节省占地、布置美观等方面比架空线更具有优势。而且随着行车密度的加大，线路负荷也随之增大，为了最大限度地满足负荷增长和调度灵活性的要求，高速铁路牵引变电所的馈线电缆经常采用多根单相电缆并联方式运行。牵引馈线采用单相电缆会引发一系列相关问题:首先并联馈线电缆电气参数的计算精确度，关系着牵引网故障定位的准确度，故需要对并联电缆的电气参数进行研究;其次电缆馈线相对于传统架空线路具有较大的电容，可能会导致线路上的过电压超过规定的范围;再次如果馈线电缆较长，将明显改变牵引网固有谐振频率，引发牵引供电系统高次谐振。本文针对上述问题进行了相关研究。 建立了单相电力电缆的精确计算模型，分别得出了单根电缆及多根电缆并联运行方式下的串联阻抗方程和并联导纳方程。考虑到电缆结构的复杂性，本文采用了电缆的回路模型，首先对电缆内部各层分别进行建模，然后采用端部条件将回路参数方程中的各层回路电压、回路电流转换为对大地回路的电压、电流，所得出串联阻抗方程和并联导纳方程直观且便于计算。对于多根电缆并联的情况下，由于每根电缆的最外层回路存在电磁耦合，故多根电缆并联的阻抗矩阵要将线路间互阻抗考虑进去。 利用ATP/EMTP仿真软件建立了采用电缆馈线的AT供电系统仿真模型。并从理论和仿真两方面分析了高速铁路馈线电缆对牵引供电系统合闸过电压的影响。首先从理论上分析了过电压的幅值、暂态持续时间、暂态振荡频率与线路参数的关系。然后利用仿真模型对比了AT供电系统馈线采用传统架空线路与采用电缆线路，系统合闸暂态过电压的差异，并研究了馈线电缆的并联根数和电缆长度与系统合闸暂态过电压之间关系。最后讨论了限制合闸过电压的措施，并通过仿真软件验证了各项措施的效果。 用简化电路分析了牵引网发生高次谐波谐振的机理，阐明了谐振发生条件。结合电缆线路合闸后诱发谐振事故案例，基于现场测试，经分析计算，提出该区段牵引网高次谐波谐振的抑制措施。 实际测试了单根电缆及两根并联电缆的串联阻抗和并联导纳，通过测试结果验证了前文得出的理论计算方法的正确性。 |
| 作者： | 段然 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 吴命利 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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