275kv电力贯通线三线同杆构架试验研究

275kv电力贯通线三线同杆构架试验研究

0铁路运输和安全生产面临的问题宝中轴线是1995年开始运营的电气化铁路。该项目首先采用了连接网络和电力连接线的同杆结构。两线同杆架设具有电源可靠性高、供电距离长、节约投资等优点,但同时又带来电磁和静电感应等问题,从几年的运行情况看,已经严重影响到铁路运输和安全生产。为了解决上述问题。在1991年由铁道部第一设计院主持,铁道部科学研究院参加的“27.5kV电力贯通线两线一轨制架设试验研究”的基础上,根据宝中线的实际情况,本文进一步研究两线一轨制的感应电压的计算问题,争取早日解决实际中出现的感应电压等问题。1接触网和电力贯通线研究的系统包括牵引网和牵引变电所组成的牵引供电系统以及架于接触网支柱外侧的电力线和钢轨组成的两线一轨制电力贯通线系统,其中牵引网由承力索、接触网、钢轨等构成。每条导线都有其直流电阻、自阻抗、对地自电容,导线间有互阻抗。计算的主要内容包括:接触网正常送电、电力贯通线停电时,接触网对电力贯通线产生的静电感应电压;电力贯通线正常送电、接触网停电时,电力贯通线对接触网产生的静电感应电压;接触网正常运行或故障时电力贯通线上产生的电磁感应电压。接触网和电力贯通线的典型布置见图1。宝中线现场的实际情况为:a)电力贯通线和接触网平行长度有电力贯通线与接触网的一个供电臂平行和与两个供电臂平行两种情况。b)架线方式分为回流线或架空地线两种。c)电力贯通线的排列方式分为两线一轨制,采用牵引电压源供电,电压27.5kV,三相三线制,采用10kV三相供电两种情况。2电力贯通线/接触网静电感应电压静电感应电压的计算模型见图2,图中1为带电导线;2为临近导线;1为带电导线在地下的镜像。由此,得出接触网正常通电而电力贯通线停电时,接触网对电力贯通线产生的静电感应电压:式中,Uj为带电接触网对地电位;Rj为带电接触网导线等效半径。其中:令x=2bc/(α2+b2+C2),于是得:由于b2+c2≥2bc,故x≤1,右端高次项可略,即:令kj=2/ln(2b/Rj),于是由式(1)得到接触网对电力贯通线的静电感应电压为:式中,α为接触网与电力贯通线的水平距离;b、c分别为接触网及电力贯通线距离地面高度。在计算电力贯通线正常送电而接触网停电时,电力贯通线对接触网的静电感应电压须考虑与电力贯通线同杆架设的架空回流线(或架空地线)的屏蔽效果,则电力贯通线对接触网的静电感应电压为:式中,kt=2/ln(2c/Rt);p为架空回流线(或架空地线)对静电影响的屏蔽系数;Ut为电力贯通线对地电位。计算中,可取Uj=25kV,两线一轨制时Ut=25kV,三相三线制时Ut=10kV。考虑到承力索分相的影响,实际中,对单线取kj=0.4,对复线kj,=0.6,否则kj=0.263。p值参照电力部门架空线的避雷线对静电影响的屏蔽系数,一般取0.75,可根据材料的屏蔽系数计算。如距离线路3m以内有连续不断的树木时,应考虑树木的屏蔽作用,即式(2)、(3)中乘以屏蔽系数q,q一般取0.7。如电力贯通线与接触网的两个供电臂平行,应分别计算两个供电臂在电力贯通线上产生的静电感应电压,再矢量合成;当计算电力贯通线对接触网的静电感应电压时,应根据电力贯通线的接线分为两线一轨制和三相三线制,分别计算静电感应电压然后进行矢量合成。3电力贯通线接触网带总电动势计算电磁感应电压时,把带电导线看成两个导线一地回路。带电导线一地回路为第1回路,是产生电磁感应的来源。轨道一地回路为第2回路,由第1回路电流在其中产生方向相反的感应电流。临近导线为第3回路,它被第1回路产生感应电势,被第2回路的反向电流减弱感应电势,故接触网带电而电力贯通线停电时的感应总电动势为:式中,Mjg为接触网与电力贯通线的互感系数,H/km;l为接触网和电力贯通线的平行长度,km;f为电流频率,Hz;Ij为接触网电流,故障时为短路电流;λg为轨道的反磁效应,称为钢轨的屏蔽系数,一般单线取0.47,双线取0.33;Dg为等效地回线入地深度;σ为大地电导率(一般取0.01S/m);djg为接触网与电力贯通线的平行接近距离。计算接触网对贯通线的电磁感应影响时,应考虑接触网正常和短路故障两种状态。前者是指接触网以单边供电方式供电,是一种“长时间影响”。后者多指接触网绝缘部分闪络、击穿等,此时,馈电线断路器可在<0.5s时切断接触网电流,是一种“短时间影响”。4连接线和体系采用“27.5kV电力贯通线两线一轨制架设试验研究”的计算模型见图3,其中接触线为铜线TCG-110,承力索为铜绞线GJ100,电力贯通线为钢芯铝绞线LGJ35,钢轨60kg,电力贯通线长度6km,大地电导率为0.01S/m,钢轨对地过渡阻抗5,Ω/km。计算结果见表1、2。5实际系数的确定表1中计算值和实测值较接近,存在的误差来自系数的选择。根据材料参数来计算实际系数