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高速铁路线路综合接地系统故障诊断研究

潘怡林  
【摘要】:随着高速列车牵引功率和行车密度的不断增大,在高速铁路运营维护中对限制钢轨电位升高,保障沿线设备及人员安全等问题提出了新的要求,进而对综合接地系统提出了更高要求。高速铁路综合接地系统主要包括变电所接地网和线路贯通地线,是高铁牵引供电系统的重要组成部分。其中贯通地线作为线路综合接地系统的核心,既要连接沿线的强弱电设备,向牵引供电系统各类保护提供接地参考电位,又要吸收地中牵引回流,实现牵引供电回路闭合,同时降低钢轨电位,是高速铁路安全稳定运行的重要保障。贯通地线是铜绞线,容易遭到不法分子的盗窃,另外由于长期受到牵引电流、故障电流以及雷电流等不同程度的冲击,加上常年埋于地下,受土壤中的水、空气以及盐类物质的影响,贯通地线易遭受电化学腐蚀,甚至断裂。一旦综合接地系统发生故障,将导致钢轨电位升高,雷电流排流不畅,同时对沿线通信设施也会造成较大干扰,影响线路正常运行,甚至危及人身安全。直接检测地下导体需要大量诸如开挖、回填等复杂工序,且易造成二次损伤。所以,怎样在不开挖,不影响牵引供电系统正常运行的情况下准确检测综合接地系统故障位置,并确定其缺陷程度,亟待研究。本文针对上述问题,基于高速铁路综合接地系统自身结构特点,采用场路结合的方法,分析了路基综合接地系统中的贯通地线在外加注入电流时,正常情况和断线缺失故障情况下,贯通地线沿线上方的地表电位和地表磁场强度的分布,并在电磁接地仿真软件SES-CDEGS中建立了一个AT回流段的路基模型,仿真了正常和故障情况下的地表电位和磁场强度的分布,仿真结果表明上述两种电气量均能较准确地反映贯通地线故障;分别从误差,适用性和可行性等方面比较了两种方法的优缺点,在此基础上总结出一种贯通地线断线故障诊断的方法;为验证此方法在不同路况下的适用性,在CDEGS中建立桥梁综合接地系统的模型,并进行了正常和故障情况下的相关仿真;最后在模型中加入接触网支柱,研究线路中的短路电流和雷电流对诊断方法的干扰,进而对诊断方法进行优化。


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