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原文传递高速铁路AT供电若干问题的研究

论文题名：	高速铁路AT供电若干问题的研究
关键词：	高速铁路;AT牵引网;特征阻抗矩阵;供电模式;扩展解耦法
摘要：	随着社会的发展，既有普速铁路已不能满足人们出行的需要。我国幅员辽阔、人口众多，适合发展高速铁路运输。高速铁路普遍使用AT供电方式。AT供电方面仍有一些问题值得关注。本文拟对AT供电的相关问题进行研究。　　本文首先对牵引网架空、埋设导体的单位长阻抗、导纳参数的计算方法进行了讨论。在牵引网中，由于导体之间存在横连，对其完全建模将导致计算量过大，对一般的分析计算也无此必要，故常将牵引网合并等值以简化计算。本文对导体合并算法的性能进行了分析、比较，给出了某些导体合并算法存在偏差的原因。对链式电路模型和广义对称分量模型进行了简要介绍，阐述了牵引网0序阻抗的计算中消去接地回流网络对其他导体间互阻抗影响的方法，首次给出了考虑AT漏抗时的复合序网，并由此给出了AT牵引网的等值电路。　　在AT牵引网的建模、分析中，由于AT牵引网接地回流网络中导体存在横连，既有的特征阻抗计算方法没有虑及这一点，故从原理上讲是不合适的。本文基于接地回流网络的传输参数方程，推导出特征阻抗满足复数形式的黎卡提代数方程，并使用特征分解法进行求解。算例表明，既有方法与本文方法的结果相差并不大;且钢轨电位对特征阻抗的变化不灵敏。因此，工程中仍可使用既有方法或本文提出的简化算法进行特征阻抗的计算。　　对现有的三种AT供电模式从牵引变压器容量、牵引网载流需求及钢轨电位等多个方面进行了对比分析。结果表明，在钢轨电位、牵引网载流能力、电压水平和断路器断口电压方面，三种模式基本相同;新模式无需所内AT、牵引变压器二次绕组中间抽头，但地中电流最大，对邻近导体的干扰水平也最高，原有的故障测距算法失效;法国模式对牵引变压器二次绕组容量要求稍高，且二次绕组漏抗需与AT漏抗匹配以及中间抽头，但无需所内AT。日本模式无需二次绕组中间抽头，但需安装所内AT。由于新模式存在故障测距的缺陷，法国模式和日本模式具有相同的等值电路，故仅对日本模式进行AT漏抗影响的分析、计算。　　将扩展解耦法扩充到任意多导体系统。基于扩展解耦法分析了AT牵引网的钢轨电位问题，且存储容量、计算量较牵引网的链式电路模型小，其精度取决于牵引网电流分布的计算。该算法较链式电路模型更适于理论分析，故有其存在的必要性。　　本文对AT漏抗的标么值计算进行了讨论，给出其典型范围;在钢轨电位、牵引网电压水平、故障测距和地中电流等几个方面，从理论上对AT漏抗的影响进行了分析;基于AT牵引网的链式电路模型，展开AT漏抗问题的仿真研究。结果表明，AT漏抗对钢轨电位和牵引网电压水平影响较小，而在故障测距、地中电流方面影响很大。因此，应在条件许可情况下尽量选择漏抗值小的自耦变压器。　　在AT牵引网站场的轨道电路中，为防止信号通过第三轨迂回产生的干扰，在有些绝缘节中，扼流变压器的中点没有连通，即使用了“一头堵”绝缘节，动车组通过时产生机械绝缘节烧损、钢轨轨面灼伤问题。本文推导出扼流变压器、机械绝缘节的等值电路，分析了机械绝缘节烧损、钢轨轨面灼伤的机理，并提出了解决方案。基于PSCAD、Mayr电弧模型对所提方案的效果进行了仿真研究。结果表明，该方案能将电弧功率、消耗能量降低到与普通绝缘节相当的程度。
作者：	马庆安
专业：	电力系统及其自动化
导师：	李群湛
授予学位：	博士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文