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

1、作為鐵路運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)設(shè)施，信號(hào)系統(tǒng)承載著保證調(diào)度指揮和控制列車運(yùn)行的重任，其在運(yùn)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(duì)信號(hào)設(shè)備的強(qiáng)電磁干擾的研究，特別是對(duì)于列車特殊運(yùn)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(yùn)行工況對(duì)信號(hào)電纜的瞬態(tài)電磁影響進(jìn)行研究和討論，主要研究內(nèi)容如下：
　　從理論

2、角度對(duì)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(shí)暫態(tài)過程的產(chǎn)生原理進(jìn)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(hào)設(shè)備的機(jī)理和方式；利用數(shù)學(xué)模型分析了列車運(yùn)行特殊工況下的暫態(tài)過程產(chǎn)生瞬態(tài)騷擾的機(jī)理。
　　根據(jù)高速鐵路牽引供電系統(tǒng)及軌旁信號(hào)電纜的特性，建立了基于多導(dǎo)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(jì)算分析的時(shí)域有限差分法對(duì)多導(dǎo)體傳輸線方程進(jìn)行了數(shù)學(xué)推導(dǎo)，結(jié)合高速鐵路牽引供電系統(tǒng)及線路條件的實(shí)

3、際特點(diǎn)，基于 Carson理論推導(dǎo)了包含頻率相關(guān)損耗的差分近似公式，得到更符合實(shí)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(duì)列車正常運(yùn)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(duì)信號(hào)電纜的瞬態(tài)電磁影響進(jìn)行了計(jì)算和分析。并結(jié)合我國新建高速鐵路及客運(yùn)專線的聯(lián)調(diào)聯(lián)試及運(yùn)行試驗(yàn)，采用實(shí)測方式獲得的牽引回流以及信號(hào)電纜受瞬態(tài)電磁影響的測試數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了詳

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

5、端接地方式，尤其對(duì)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(shí)刻在電壓過零點(diǎn)時(shí)，可以有效防止暫態(tài)過程對(duì)信號(hào)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(yùn)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(jì)算和現(xiàn)場實(shí)測研究得出了豐富的結(jié)論。研究成果對(duì)于高速鐵路信號(hào)系統(tǒng)干擾防護(hù)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營維護(hù)提供了參考依據(jù)和重要數(shù)例，對(duì)于保證信號(hào)設(shè)備正常工作、從而保障鐵路運(yùn)營安全具有重要意義。同時(shí)，成果對(duì)新