CN112448381A - 一种降低城轨供电系统钢轨电位和杂散电流腐蚀的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低城轨供电系统钢轨电位和杂散电流腐蚀的方法，具体是，增设一根与钢轨平行的回流导线RW，且在RW中点处实施单点接地；在相邻的两牵引所之间的降压所处设置能量回馈单元；通过能量回馈单元，将能量逆变至降压所的380V交流母线，实现能量的再利用。本发明的方法需要的逆变器容量比较低，不仅能降低钢轨电位和杂散电流泄露，还能将钢轨和大地之间的能量回馈至降压所380V交流母线。

Description

一种降低城轨供电系统钢轨电位和杂散电流腐蚀的方法
技术领域
本发明属于城轨交通直流牵引供电系统领域。尤其涉及一种降低城轨供电系统钢轨电位和杂散电流腐蚀的方法。
背景技术
城轨交通牵引供电系统是为列车提供电能的唯一来源，且一般采用直流供电方式。该供电方式存在电压等级低、机车取流大、钢轨对地电位高等特点。由于钢轨和大地之间存在分布电导，部分牵引回流电流从钢轨泄漏入大地，并对钢轨和地下金属结构造成电化学腐蚀。电化学腐蚀问题已经成为城轨交通供电系统的通病。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种降低城轨供电系统钢轨电位和杂散电流腐蚀的方法。
本发明的一种降低城轨供电系统钢轨电位和杂散电流腐蚀的方法，包括以下步骤：
步骤1：增设一根与钢轨R平行的回流导线RW，且在回流导线RW中点处实施单点接地。
步骤2：若相邻的两牵引所之间有降压所，在该降压所处设立能量回馈单元；
能量回馈单元主电路由单相整流电路、Boost升压电路和逆变器组成；钢轨R和回流导线RW接入单相整流电路，单相整流电路使输入Boost电路的正极相对负极的电压大于等于零；Boost升压电路将钢轨R与回流导线RW之间的电压升压至直流400V；逆变器的直流侧分别连接于Boost电路的高压侧；交流侧通过电抗器L、开关S连接于380V交流母线。
能量回馈单元的控制部分由电压、电流传感器和控制器组成；电压、电流传感器检测钢轨R和RW之间的电压，控制器根据检测信号对Boost电路进行控制，完成升压任务并对逆变器进行控制。
步骤3：当380V交流母线的电压过高或过低时，逆变器还用于380V交流母线的电压调整，具体为：当380V交流母线的电压过高时，通过控制逆变器交流侧的基波电压使逆变器从380V交流母线吸收感性无功功率；反之，通过控制逆变器交流侧的基波电压使逆变器向380V交流母线发出感性无功功率。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
1、虽然机车注入钢轨R的电流非常大，由于钢轨R相对RW的电位比较低，逆变器的功率也非常低，仅需数百千伏安。
2、能量回馈单元不仅能降低钢轨电位和杂散电流泄露，还能将钢轨和大地之间的能量回馈至降压所380V交流母线，有利于节能。
附图说明
图1为本发明城市轨道牵引供电系统降低钢轨电位原理图。
图2为能量回馈单元结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细说明。
本发明的一种降低城轨供电系统钢轨电位和杂散电流腐蚀的方法的原理图如图1所示，具体包括以下步骤：
1、增设一根与钢轨平行的回流导线RW。
增设一根与钢轨平行的回流导线RW，回流导线RW可由多根电缆组成。在RW中点处实施单点接地。实施单点接地的目的是使RW与大地等电势；多点接地时各接地点之间可能存在环流，增加了地下金属管道的电化学腐蚀。
2、设置能量回馈单元(能量回馈单元结构如图2所示)。
若相邻的两牵引所之间有降压所，在该降压所处设置能量回馈单元；能量回馈单元主电路由单相整流电路、Boost升压电路、逆变器组成。各部分的作用介绍如下。
由于钢轨R相对RW的电位可能为正，也可能为负。为便于Boost电路升压，使用单相整流电路使Boost电路低压侧的正极相对负极的电压大于等于零。
钢轨R相对RW的电位最大约200V～300V，为便于将直流电能逆变为380V的交流电能，使用Boost升压电路将钢轨R与RW之间的电压升压至直流400V；使用电容器C使电压保持恒定。
逆变器的直流侧分别连接于Boost电路的高压侧(400V侧)；交流侧通过电抗器L、开关S连接于380V交流母线。电抗器L的作用是降低逆变器对380V交流母线的电压畸变影响。
由于钢轨R相对RW的电位最大约200V～300V，机车牵引电流最大约3000A，则由于钢轨R相对RW的能量最大约为1MVA。为降低投资，单相整流电路、Boost电路和逆变器的容量设置为500kVA即可。
当380V交流母线的电压过高或过低时，逆变器还可用于380V交流母线的电压调整。当380V交流母线的电压过高时，通过控制逆变器交流侧的基波电压使逆变器从380V交流母线吸收感性无功功率；反之，通过控制逆变器交流侧的基波电压使逆变器向380V交流母线发出感性无功功率。

Claims (2)

1.一种降低城轨供电系统钢轨电位和杂散电流腐蚀的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：增设一根与钢轨R平行的回流导线RW，且在回流导线RW中点处实施单点接地；
步骤2：若相邻的两牵引所之间有降压所，在该降压所处设立能量回馈单元；
能量回馈单元主电路由单相整流电路、Boost升压电路和逆变器组成；钢轨R和回流导线RW接入单相整流电路，单相整流电路使输入Boost电路的正极相对负极的电压大于等于零；Boost升压电路将钢轨R与回流导线RW之间的电压升压至直流400V；逆变器的直流侧分别连接于Boost电路的高压侧；交流侧通过电抗器L、开关S连接于380V交流母线；
能量回馈单元的控制部分由电压、电流传感器和控制器组成；电压、电流传感器检测钢轨R和RW之间的电压，控制器根据检测信号对Boost电路进行控制，完成升压任务并对逆变器进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种降低城轨供电系统钢轨电位和杂散电流腐蚀的方法，其特征在于，还包括步骤3：当380V交流母线的电压过高或过低时，逆变器还用于380V交流母线的电压调整，具体为：当380V交流母线的电压过高时，通过控制逆变器交流侧的基波电压使逆变器从380V交流母线吸收感性无功功率；反之，通过控制逆变器交流侧的基波电压使逆变器向380V交流母线发出感性无功功率。
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