地铁杂散电流及其引起的变压器中性点直流电流计算方法技术

本发明专利技术公开了一种地铁杂散电流及其引起的变压器中性点直流电流计算方法，所述方法包括步骤1：将地铁系统“钢轨‑排流网‑大地”结构等效为三层电阻网络模型，并将该电阻网络平均分成若干段；步骤2：分析杂散电流引起变压器直流偏磁的流通路径，在电阻网络模型添加杂散电流引起变压器直流偏磁的电流支路；步骤3：对所搭电阻网络模型，沿各自回路列KVL方程，得回路电流方程；步骤4：利用LU分解法求解回路电流方程，计算得到轨道泄露的杂散电流及变压器中性点电流。本方法能够计算地铁运行下变压器中性点电流以及杂散电流分布曲线，为杂散电流引起变压器直流偏磁的影响评估提供了理论依据。

Calculation Method of DC Current at Transformer Neutral Point Caused by Stray Current in Metro

The invention discloses a method for calculating the stray current of Metro and the DC current of transformer neutral point caused by stray current. The method comprises steps 1: equivalent the structure of \rail drainage network earth\ of metro system to a three-layer resistance network model, and divide the resistance network into several sections on average; step 2: analyze the flow path of transformer DC magnetic bias caused by stray current, in resistance. The current branch of transformer DC bias caused by stray current added to the network model; Step 3: For the built resistance network model, the loop current equation is obtained by arranging KVL equations along the respective loops; Step 4: The loop current equation is solved by LU decomposition method, and the stray current leaked from the track and the neutral point current of transformer are calculated. This method can calculate the neutral point current and stray current distribution curve of transformer under Metro operation. It provides a theoretical basis for evaluating the influence of stray current on DC bias of transformer.

【技术实现步骤摘要】
地铁杂散电流及其引起的变压器中性点直流电流计算方法
本专利技术涉及一种变压地铁杂散电流及其引起的变压器中性点直流电流计算方法。
技术介绍
随着城市化进程的不断加快，安全、便捷的城市轨道交通在现代化城市建设中起着不可或缺的作用，然而在给人们生活带来方便的同时，也伴随着一系列的负面问题。目前国内的地铁列车供电多采用直流牵引供电方式，机车所需电流由牵引变电所提供，通过接触网取流，并经过钢轨回流到牵引变电所整流机组负极。由于钢轨具有电阻并承载着电流，在钢轨上存在着对地压降。同时钢轨对地并非完全绝缘，而是存在着一定的过渡电阻。因此，在地铁列车运行过程中，有电流由钢轨泄露流入大地，然后经由大地或埋地金属结构等返回到牵引变电所，这部分电流为地铁杂散电流。地铁杂散电流对周遭的电力设备产生的影响日益明显。轨道交通直流输电系统产生了杂散电流，使得变压器绕组中有直流分量流过，当直流经过变压器两端绕组时，在变压器铁芯内会产生恒定直流磁通，从而使其工作点移至非线性饱和区。变压器的励磁电感将不再是常数，而是随电流的幅值变化而变化，且具有非线性的特点，从而造成变压器直流偏磁现象，加重其噪声及温升。同时，使电力系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.地铁杂散电流及其引起的变压器中性点直流电流计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、将地铁系统“钢轨‑排流网‑大地”结构纵向等效为三层电阻网络模型，将该三层电阻网络模型横向平均分为n段，得到2n个网格，每个网格作为一个电流回路，即得到2n个电流回路；步骤2、分析杂散电流引起变压器直流偏磁的流通路径，在电阻网络模型中添加杂散电流引起变压器直流偏磁的电流支路，该电流支路一端连接排流网电阻层某一节点k，经由土壤流入变电站A的接地网，进入变电站A中性点接地的变压器A＇，经输电线路后流入到变电站B的变压器B＇中，最终经变压器B＇的接地中性点流入地网回到牵引变电所负极；其中，排流网电阻层节点k距牵引...

【技术特征摘要】
1.地铁杂散电流及其引起的变压器中性点直流电流计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、将地铁系统“钢轨-排流网-大地”结构纵向等效为三层电阻网络模型，将该三层电阻网络模型横向平均分为n段，得到2n个网格，每个网格作为一个电流回路，即得到2n个电流回路；步骤2、分析杂散电流引起变压器直流偏磁的流通路径，在电阻网络模型中添加杂散电流引起变压器直流偏磁的电流支路，该电流支路一端连接排流网电阻层某一节点k，经由土壤流入变电站A的接地网，进入变电站A中性点接地的变压器A＇，经输电线路后流入到变电站B的变压器B＇中，最终经变压器B＇的接地中性点流入地网回到牵引变电所负极；其中，排流网电阻层节点k距牵引变电所的距离x等于变电站A距该牵引变电所的水平距离(沿排流网方向的距离)；由该电流支路及三层电阻网络模型中另一以节点k和牵引变电所正负极为端点的支路构成一个电流回路，即直流偏磁回路；步骤3、按从牵引变电站那一端开始，直至该供电区间另一端的顺序，将钢轨与排流网之间的n个电流回路，将排流网与大地之间的n个电流回路依次记为第n+1第2n个电流回路；将步骤2中的直流偏磁回路记为第2n+1个电流回路；对2n+1个电流回路分别列写KVL方程，得回路电流方程：ZLIL＝EL式中，ZL为回路阻抗矩阵，EL＝(E1,E2,...,EL,...,E2n+1)T为回路电压源电势矩阵，EL为第L个电流回路上电压源电势；IL＝(I1,I2,...,IL,...,I2n+1)T为待求的回路电流矩阵，IL为第L个电流回路的电流，L＝1,2,...,2n+1；步骤4.求解回路电流方程中的IL，并利用以下公式计算轨道泄露的杂散电流及变压器中性点电流：式中，IS(L)为第L个电流回路的杂散电流，IN为变压器中性点电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭平，周卫华，曾祥君，喻锟，倪砚茹，冷阳，毛文奇，刘赟，刘味果，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，国网湖南省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43