城市軌道交通雜散電流分布特性及仿真研究.pdf

1、城市軌道交通大多采用直流系統(tǒng)供電，鋼軌兼作為回流軌，由于鋼軌不可能完全絕緣于道床結(jié)構(gòu)，必然會向道床、區(qū)間隧道及橋梁等結(jié)構(gòu)泄漏電流，產(chǎn)生直流雜散電流。直流電具有很強(qiáng)的電化學(xué)腐蝕特性，會對系統(tǒng)的金屬結(jié)構(gòu)和埋地金屬管道等造成腐蝕，這種腐蝕具有長期、隱蔽和突發(fā)的特點(diǎn)，一旦產(chǎn)生事故將會非常嚴(yán)重，必須給予足夠的重視。隨著城市軌道交通的大力發(fā)展，雜散電流危害突顯，針對軌地過渡電阻不均勻、多區(qū)間多機(jī)車、軌地絕緣、導(dǎo)體參數(shù)等，研究雜散電流的分布，可為城市

2、軌道交通中雜散電流防護(hù)及監(jiān)測的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，對實(shí)際工程中雜散電流的減少具有重要意義。
　　本文介紹了牽引供電系統(tǒng)、牽引負(fù)荷、腐蝕機(jī)理和收集系統(tǒng)，為了分析不同結(jié)構(gòu)下回流系統(tǒng)的雜散電流分布，建立了多種不同結(jié)構(gòu)的模型，詳細(xì)推導(dǎo)了解析公式，修補(bǔ)了計(jì)算式普遍存在的不足之處，給出了雙邊供電的計(jì)算方法，發(fā)現(xiàn)雙邊供電的雜散電流和鋼軌電位明顯少于單邊供電，且考慮牽引變電所和機(jī)車位置存在對地電阻時(shí)，雜散電流分布不再理想。利用推導(dǎo)出的基本公式，給出

3、了當(dāng)區(qū)間過渡電阻為分段且為固定值時(shí)的雜散電流計(jì)算方法，分析了在固定位置每段具有不同軌地過渡電阻以及固定每段過渡電阻值和突變段長度而改變位置兩種情況下的雜散電流分布，結(jié)果表明過渡電阻的突變減小必然會增大雜散電流。采用CDEGS的MALZ模塊，建立了與前面計(jì)算模型相對應(yīng)的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)仿真模型，并將仿真結(jié)果與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較。同時(shí)，針對單區(qū)間雙機(jī)車和雙區(qū)間雙機(jī)車的情況，對雜散電流進(jìn)行了仿真研究。結(jié)果表明:CDEGS仿真結(jié)果與計(jì)算值有相同的分布規(guī)

4、律;在結(jié)構(gòu)比較簡單時(shí)，吻合度很高，但對于復(fù)雜的三層導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)鋼筋與排流網(wǎng)的結(jié)果都相差很大，這是因?yàn)橹糜谙嗤炷两Y(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)鋼筋電阻比排流網(wǎng)小很多;區(qū)間過渡電阻分布不均勻時(shí)的仿真結(jié)果與計(jì)算基本吻合，根據(jù)仿真結(jié)果計(jì)算出的過渡電阻與設(shè)定值基本重合;針對多區(qū)間或多機(jī)車情況進(jìn)行仿真，發(fā)現(xiàn)在變電所、機(jī)車這些位置存在一個(gè)等效電阻。針對一些影響雜散電流的因素，通過改變模型的參數(shù)或空間導(dǎo)體布置仿真分析雜散電流，仿真發(fā)現(xiàn)鋼軌涂層電阻率是影響過渡電阻的