[發明專利]地鐵直流牽引供電系統的雜散電流模擬實驗系統及方法

在審

• 申請號: 201910160496.1
• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN109932589A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 林圣;皇甫陽;任永浩;王愛民;林曉鴻
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R19/00
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

一種地鐵直流牽引供電系統的雜散電流模擬實驗系統及其方法，實驗系統組成主要是：絕緣箱的中部有結構鋼筋網，中上部有模型排流網；模型排流網的上部安裝有環形的鋼軌，鋼軌上置有模型機車，模型機車上的受電弓與環形的接觸網滑動相連，絕緣箱內模型排流網以下的部位填充有模擬地基的介質；所述的鋼軌與模型排流網之間塞有多個導電片；接觸網、鋼軌分別與直流穩壓電源的正極和負極電連接；鋼軌和接觸網上分布有微型電流傳感器，微型電流傳感器與中央處理器電連接。該系統能得出地鐵地上地下結構與雜散電流間的相互關系，為地鐵直流牽引供電系統的抗雜散電流設計、施工和維護提供依據，以減少電能損耗、及對管道等結構的腐蝕，降低維護成本。

技術領域

本發明涉及一種地鐵直流牽引供電系統的雜散電流模擬實驗系統及方法。

背景技術

地鐵牽引供電系統普遍采用直流供電方式，作為移動負荷的地鐵列車從接觸網或第三軌取電。由于鋼軌無法完全對地絕緣，從而與地下及周邊結構形成復雜的電流通路，產生了分布于預期回流路徑外的電流，即雜散電流。雜散電流的存在即增加了地鐵牽引供電系統的電能損耗,又加速了對地鐵地下及周邊設施的腐蝕，增加了地鐵的運營成本及地鐵附近設施的維護、保養成本。

而現有的牽引供電系統實驗裝置通常只包括地面以上的系統結構，難以對地鐵直流牽引供電系統的雜散電流進行觀察分析，進而無法為地鐵直流牽引供電系統的雜散電流防護設計、施工和維護提供實驗依據。

發明內容

本發明的第一個目的是提供一種地鐵直流牽引供電系統的雜散電流模擬實驗系統，該系統能對直流牽引供電的地鐵運行過程中產生的雜散電流進行模擬實驗，以得出接觸網、鋼軌、地面條件等地鐵地上地下結構與雜散電流間的相互關系，進而為地鐵直流牽引供電系統的雜散電流防護設計、施工和維護提供實驗依據，以減少電能的損耗，減低對附近管道等結構的腐蝕損耗，減少地鐵的運營成本及附近設施的維護、保養成本。

本發明實現第一個發明目的所采用的技術方案是，一種地鐵直流牽引供電系統的雜散電流模擬實驗系統，其組成是：

絕緣箱的底板上設有四個以上的絕緣支柱，絕緣支柱的中部連接有水平的結構鋼筋網，絕緣支柱的頂部固定有模型排流網；

模型排流網的上部通過絕緣軌枕安裝有環形的鋼軌，鋼軌上置有模型機車，模型機車上的受電弓與環形的接觸網滑動相連，所述的接觸網通過絕緣支架固定于模型排流網上；絕緣箱內模型排流網以下的部位填充有模擬地基的介質；所述的鋼軌與模型排流網之間塞有多個導電片；

接觸網、鋼軌分別與直流穩壓電源的正極和負極電連接；鋼軌和接觸網上均勻分布有微型電流傳感器，微型電流傳感器與中央處理器電連接。

本發明的第二個目的是提供一種使用上述的一種地鐵直流牽引供電系統的雜散電流模擬實驗系統進行雜散電流模擬實驗的方法，該方法能有效地模擬直流牽引供電系統雜散電流的產生環境，獲得并顯示，實時的雜散電流分布。

本發明實現第二個發明目的所采用的技術方法案是，一種使用上述的一種地鐵直流牽引供電系統的雜散電流模擬實驗系統進行雜散電流模擬實驗的方法，其操作步驟是：

A、調整導電片的個數與位置，以模擬地鐵鋼軌在不同部位絕緣性能降低的情形；

B、啟動直流穩壓電源，電流經接觸網、受電弓、模型機車、鋼軌形成回路，模型機車獲取直流電能，驅動車輪旋轉，模型機車即在環形的鋼軌上運行；運行期間，微型電流傳感器實時采集接觸網和鋼軌不同處的電流，并送中央處理器處理，獲得并顯示，實時的雜散電流分布。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：