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直流牵引供电系统钢轨电位治理研究
| 论文题名： | 直流牵引供电系统钢轨电位治理研究 |
| 关键词： | 城市轨道交通;直流牵引供电系统;回流安全;钢轨电位;柔性控制 |
| 摘要： | 随着全球人口增长和城镇化进程不断加快，城市轨道交通进入了蓬勃发展时代。城轨车辆牵引供电制式基本上采用直流牵引供电系统，而钢轨作为较好的导电体，绝大多数城轨直流牵引供电系统将其作为回流系统重要的组成部分，但杂散电流的存在以及钢轨自身参数会造成钢轨对地电位升高，即钢轨电位。钢轨电位过高不仅危害地铁内设施设备安全，还可能给乘客造成触电危险，因此钢轨电位是城轨直流牵引供电系统回流安全的重要参数,直接关乎城轨牵引供电系统运行安全。本文围绕直流牵引供电系统钢轨电位安全，主要做了以下研究工作： （1）研究分析直流牵引供电系统的结构和特性。参考国内实际某条线路，建立直流牵引供电系统模型，进行直流牵引供电系统潮流计算，仿真分析钢轨电位的动态分布特性，为下文钢轨电位限制措施研究奠定基础。 （2）研究分析钢轨电位抑制措施。分析越区供电对钢轨电位异常升高的影响，提出降低列车功率重合度、降低再生制动能量吸收装置（Regenerative Energy Absorbing Device,READ）启动电压阈值等措施。分析回流系统参数对于钢轨电位的影响，并提出针对性的治理措施。分析钢轨电位限制器（overvoltage protection device,OVPD）的动作机理，实测验证并仿真分析钢轨刚性接地带来的消极影响，难以满足直流牵引供电系统对于人身和设备安全的综合性要求。 （3）提出一种钢轨电位柔性控制新方法。通过解耦分析钢轨电位柔性控制原理的可行性，设计了钢轨电位柔性控制装置主要模块。确定钢轨柔性控制分为两种控制策略，第一种控制策略分析钢轨电流对钢轨电位的增量效应，取得适宜钢轨电位特性的安全电流阈值；第二种控制策略适用于当钢轨电位超过安全值时，当钢轨电流小于安全电流阈值。根据两种控制策略，钢轨电位柔性控制装置分为两种工作模式。最后进行仿真验证钢轨电位柔性控制装置的实现效果，仿真结果表明钢轨电位柔性控制装置可以根据直流牵引供电运行特性，迅速地调整，及时注入合适的钢轨补偿电流，使得钢轨电位始终保持在安全水平内，避免钢轨刚性接地的各种问题，实现钢轨电位的良性治理，并具有一定的节能意义，与其他钢轨治理措施相比，表现出了综合优势。 |
| 作者： | 贺湛海 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 张栋梁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学(江苏) |
| 学位年度： | 2022 |
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