[發明專利]一種用于計算直流牽引供電系統的雜散電流評估方法

有效

• 申請號: 202011092064.0
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112230040B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 常寶波;隋佳斌;駱志勇;王攀;謝悅海;黃文龍;王曉娜;楊宜廣
• 申請（專利權）人: 廣州市揚新技術研究有限責任公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 廣州科沃園專利代理有限公司 44416
• 代理人: 顧琪

本發明涉及一種用于計算直流牽引供電系統的雜散電流評估方法，具體為：任意選取一組相鄰兩座直流牽引變電所m和n；計算相鄰兩座直流牽引變電所m和n區間之間的接觸網總電阻Rc和走行鋼軌總電阻Rr；分別測量出直流牽引變電所m處和n處的供電區對走行鋼軌的電壓UTSM、UTSN以及供電區對走行鋼軌的對地電位UTSM，E、UTSN，E；利用饋線電流計算公式得到饋線電流I；再利用走行鋼軌電流計算公式得到走行鋼軌電流Ir；最后利用雜散電流計算公式得到雜散電流Is。本發明的雜散電流評估方法通過測量相鄰牽引所的同步軌電位，并結合鋼軌電阻，從而快速準確計算出兩端供電區間的雜散電流，為地鐵運營及檢修提供理論依據和可視化數據。

技術領域

本發明屬于城市軌道交通技術領域，特別是涉及一種用于計算直流牽引供電系統的雜散電流評估方法。

背景技術

在城市軌道交通牽引供電系統中，每條地鐵線路直流牽引網絡均由多座直流牽引變電所，上、下行接觸網，上、下行走行軌等構成，電能從牽引所整流器正極經饋線電纜、接觸網輸送給機車，再從機車經鋼軌(回流軌)、回流電纜流回整流器負極；其中負荷電流絕大部分經走行軌和回流電纜返回牽引變電所的負極，但有一小部分從軌道與地面絕緣不良的位置泄漏到地鐵道床及周圍土壤介質中，形成雜散電流。雜散電流是指在設計或規定回路以外流動的電流，也被稱為“迷流”；雜散電流的危害主要包括以下幾個方面：對走行軌及其附件進行腐蝕；對鋼筋混凝土結構造成破壞；腐蝕對埋地管線；對人身安全產生威脅；影響電氣設備正常工作等。

雜散電流對金屬鋼軌以及鋼筋混凝土結構的腐蝕屬于電化學腐蝕，與傳統機械磨損不同，電化學腐蝕會破壞材料金屬特性，使原有的不穩定單質態將變為更加穩定的化合態，這一過程最終導致金屬材料出現斷裂、穿孔等現象，影響機車的穩定運行。所以通過對鋼軌雜散電流的監測，可及時發現區間段內鋼軌異常，便于檢修人員進行進一步排查。

綜上所述，雜散電流對埋地金屬腐蝕、鋼軌的影響日益加劇，而現有技術僅能間接反映雜散電流分布情況，無法直接計算出雜散電流的準確數值，導致無法及時有效的實現雜散電流的防護與監測。

發明內容

為解決上述現有技術中存在的雜散電流通過電化學腐蝕破壞金屬鋼軌、鋼筋混凝土結構以及威脅人身和機車安全的技術難題，實現雜散電流的防護與監測，本發明設計了一種用于計算直流牽引供電系統的雜散電流評估方法，具體技術方案如下：

一種用于計算直流牽引供電系統的雜散電流評估方法，包括以下步驟：

S1、任意選取地鐵線路直流牽引網絡中的一組相鄰兩座直流牽引變電所m和n，并將直流牽引變電所m和n之間的距離設為分析區間；

S2、計算測量出相鄰兩座直流牽引變電所m和n分析區間內的接觸網總電阻Rc和走行鋼軌總電阻Rr；

S3、分別測量出直流牽引變電所m處的供電區對走行鋼軌的電壓U_TSM以及供電區對走行鋼軌的對地電位U_TSM，E；

S4、再分別測量出直流牽引變電所n處的供電區對走行鋼軌的電壓U_TSN以及供電區對走行鋼軌的對地電位U_TSN，E；

S5、利用饋線電流計算公式得到饋線電流I；

S6、利用走行鋼軌電流計算公式得到走行鋼軌電流I_r；

S7、利用雜散電流計算公式得到雜散電流I_s。

優選的，所述步驟S2中的接觸網總電阻Rc的計算公式為：

式中：ρ_c代表接觸網的電阻率，并由其本身性質決定，L_c表示接觸網的長度，S_c表示接觸網的橫截面積；