高速铁路电缆贯通线电压分布与补偿研究

论文摘要

近年来,铁路贯通线中电缆的使用比例在大幅提高,然而由于其负载较小,加之电缆本身的电容特性,使其末端电压被抬升,可能会影响到电气设备的正常运行,对高速铁路的安全性和可靠性造成威胁,因此研究铁路电缆贯通线电压分布及无功补偿具有重要意义。本文在对电缆结构和参数进行分析的基础上,建立了PSCAD/EMTDC电缆模型,并对调压器和电缆的数学模型进行了分析。根据可能影响电缆贯通线电压的因素,在不同条件组合下对自长度为120km以内的电缆贯通线进行了理论计算和PSCAD/EMTDC仿真计算,二者结果非常接近,验证了模型的可行性。分析了电缆长度、系统阻抗、调压器阻抗、电缆参数对贯通线的电压分布影响,经仿真可知随着电缆长度、系统阻抗、调压器阻抗、电缆截面的增大,贯通线首末端的电压也随之增大。最后在系统阻抗、调压器型号一定情况下,通过对不同型号电缆的实例仿真,用最小二乘法在MATLAB平台上拟合出了较为准确的贯通线电压与电缆长度的关系公式。电缆线路容性无功的补偿方式一般选择并联电抗器补偿,本文分析了并联电抗器补偿位置对电压分布的影响,通过对集中补偿和分散补偿电压分布数据对比,建议在可能情况下尽量采取分散补偿,以确保较好的电压质量。本文用PSCAD/EMTDC中的电力系统仿真元件库对高速铁路电缆贯通线进行了建模与仿真,并利用MATLAB强大的计算和数值分析能力进行了计算。理论计算和仿真的结果证实本文给出的电缆贯通线电压公式和补偿方案是正确可行.的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 铁路贯通线中电缆的应用现状
• 1.2 电力电缆概述
• 1.3 各种电力电缆的特点
• 1.4 电力电缆结构
• 1.5 电缆基本参数
• 第2章 调压器和电缆线路仿真计算数学模型
• 2.1 调压器计算模型基本原理
• 2.2 电缆线路模型基本原理
• 第3章 空载下长大距离电缆贯通线电压计算
• 3.1 集中参数模型电压计算
• 3.2 分布参数模型电压计算
• 3.3 分布参数模型计算与PSCAD/EMTDC仿真计算比较
• 3.4 电缆线路的无功功率、电容电流计算
• 第4章 长大距离电缆贯通线运行仿真分析
• 4.1 单芯电缆与三芯电缆运行状况分析
• 4.2 影响电缆贯通线电压分布的因素
• 4.3 正常工况下电缆电容电流计算与分析
• 4.4 最小二乘法拟合空载电缆电压公式
• 第5章 电缆贯通线无功补偿及仿真
• 5.1 并联电抗器补偿原理
• 5.2 连接方式
• 5.3 并联电抗器安装位置对补偿的影响
• 5.4 补偿策略
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文