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高速铁路综合接地系统参数计算及优化设计

2020-12-06阅读(664)

高速铁路综合接地系统参数计算及优化设计

论文摘要

随着我国高速铁路建设的全面展开,其接地安全问题已提上日程,必须开展深入研究才能满足应用需要。高速铁路由于列车运行速度高和行车密度大,牵引负荷电流和故障短路电流均较既有普速铁路显著增大,从而造成钢轨电位急剧增高。如不采取相应的措施,将危及人身和设备安全,并可能影响轨旁信号设备的正常工作。本文主要研究高速铁路综合接地系统的参数计算问题,以及在此基础上的优化设计问题。论文从接地设计首先考虑的土壤问题入手,介绍了两层土壤参数模型的建立及计算方法,在此基础上推导了不均匀土壤接地系统接地电阻的计算模型,为分析工频电流下接地网的性能奠定了理论基础。接下来分析了接地系统的工频参数,讨论了接地系统的电压分布、接地系统故障电流、接地安全要求。为了降低接地系统的接地电阻,引入了长垂直接地电极与接地网组成的复合接地网来降低接地电阻的措施,并对这种接地网性能进行了验证;为了使地表面的电位均匀分布,引入了接地网不等间距布置方案,并对这种方案进行了验证;针对全并联AT供电方式的特点引入了几种降低轨道电位措施的方案,并运用Matlab/Simulink,根据实际全并联AT供电牵引网的参数和接地系统的参数建立了综合接地系统的仿真模型。最后在这个模型下,对各种接地措施进行了仿真,并通过仿真验证其可行性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 论文研究的背景和意义
  • 1.2 国内外研究动态
  • 1.3 本文的主要工作
  • 第2章 土壤参数模型及参数计算
  • 2.1 土壤电阻率的测量
  • 2.1.1 土壤电阻率的测量方法
  • 2.1.2 四电极法（Wenner法）测量土壤电阻率
  • 2.2 水平土壤中点电流源电场分析
  • 2.3 土壤视在电阻率的推导
  • 2.3.1 现场得到的土壤视在电阻率
  • 2.3.2 分层结构的土壤视在电阻率
  • 2.4 两层土壤模型参数的数值计算
  • 2.5 计算实例
  • 2.6 小结
  • 第3章 接地电阻测量原理及模型建立
  • 3.1 接地电阻测量原理
  • 3.1.1 三极法测量接地电阻的基本原理
  • 3.1.2 四极法测量接地电阻的基本原理
  • 3.2 接地装置的利用系数
  • 3.2.1 接地体间的屏蔽效应
  • 3.2.2 两根垂直接地体组成的接地装置的利用系数
  • 3.2.3 多根直线布置的垂直接地体并联时的利用系数
  • 3.3 双层土壤中的接地装置的接地电阻
  • 3.3.1 双层土壤中的半球接地体
  • 3.3.2 双层土壤中垂直接地体的接地电阻
  • 3.4 不均匀土壤中接地系统接地电阻的计算
  • 3.4.1 水平接地网的接地电阻
  • 3.4.2 多根垂直接地极的接地电阻的计算公式
  • 3.4.3 改进的多根垂直接地极的接地电阻的计算公式
  • 3.4.4 由垂直接地体和接地网组成的复合接地系统的接地电阻
  • 3.5 计算实例
  • 3.6 小结
  • 第4章 工频电流下接地系统参数计算
  • 4.1 大地回路中的电流分布的模型
  • 4.1.1 牵引接地回流
  • 4.1.2 基本的电流分布模型
  • 4.1.3 AT供电方式下的回流
  • 4.1.4 AT供电方式下的算列
  • 4.2 接地系统的电压分布
  • 4.2.1 积分法计算均匀土壤接地系统的电压分布
  • 4.2.2 双层土壤时接地系统电压的分布
  • 4.3 接地系统的故障电流
  • 4.3.1 经接地系统流入大地的最大故障电流的计算
  • 4.3.2 接地系统衰减系数的计算
  • 4.3.3 接地系统分流系数的简化计算
  • 4.4 接地安全要求
  • 4.4.1 人体允许电流及安全电压
  • 4.4.2 变电站附近接触电压和跨步电压的计算
  • 4.4.3 输电线路附近接触电压和跨步电压
  • 4.5 小结
  • 第5章 综合接地系统优化设计
  • 5.1 接地优化设计的目标
  • 5.2 降低接地电阻的优化设计
  • 5.2.1 钢材和铜材的接地网性能比较
  • 5.2.2 采用长垂直接地极降低接地系统接地电阻
  • 5.2.3 复合接地网和普通接地网的性能比较
  • 5.3 接地网的均压优化布置
  • 5.3.1 不等间距布置的原理
  • 5.3.2 不等间距布置接地网的规律
  • 5.3.3 采用不等间距布置接地网时计算接地参数的经验公式
  • 5.3.4 等间距布置和不等间距布置接地网性能比较
  • 5.4 降低轨道电位及等电位连接
  • 5.4.1 轨道电位的定义及降低轨道电位的意义
  • 5.4.2 轨道电位的计算
  • 5.4.3 降低轨道电位的措施
  • 5.5 AT供电方式下综合接地系统仿真模型的建立
  • 5.6 各种降低轨道电位措施的仿真比较
  • 5.6.1 钢轨与保护线间增设横向联结线（CPW）对钢轨电位的影响
  • 5.6.2 复线上下行轨道做横向连接线对钢轨电位的影响
  • 5.6.3 综合地线接地对钢轨电位的影响
  • 5.7 小结
  • 结论与展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

    • 相关论文文献

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