地铁直流牵引供电系统的杂散电流模拟实验系统及方法与流程

本发明涉及一种地铁直流牵引供电系统的杂散电流模拟实验系统及方法。

背景技术：

地铁牵引供电系统普遍采用直流供电方式，作为移动负荷的地铁列车从接触网或第三轨取电。由于钢轨无法完全对地绝缘，从而与地下及周边结构形成复杂的电流通路，产生了分布于预期回流路径外的电流，即杂散电流。杂散电流的存在即增加了地铁牵引供电系统的电能损耗,又加速了对地铁地下及周边设施的腐蚀，增加了地铁的运营成本及地铁附近设施的维护、保养成本。

而现有的牵引供电系统实验装置通常只包括地面以上的系统结构，难以对地铁直流牵引供电系统的杂散电流进行观察分析，进而无法为地铁直流牵引供电系统的杂散电流防护设计、施工和维护提供实验依据。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是提供一种地铁直流牵引供电系统的杂散电流模拟实验系统，该系统能对直流牵引供电的地铁运行过程中产生的杂散电流进行模拟实验，以得出接触网、钢轨、地面条件等地铁地上地下结构与杂散电流间的相互关系，进而为地铁直流牵引供电系统的杂散电流防护设计、施工和维护提供实验依据，以减少电能的损耗，减低对附近管道等结构的腐蚀损耗，减少地铁的运营成本及附近设施的维护、保养成本。

本发明实现第一个发明目的所采用的技术方案是，一种地铁直流牵引供电系统的杂散电流模拟实验系统，其组成是：

绝缘箱的底板上设有四个以上的绝缘支柱，绝缘支柱的中部连接有水平的结构钢筋网，绝缘支柱的顶部固定有模型排流网；

模型排流网的上部通过绝缘轨枕安装有环形的钢轨，钢轨上置有模型机车，模型机车上的受电弓与环形的接触网滑动相连，所述的接触网通过绝缘支架固定于模型排流网上；绝缘箱内模型排流网以下的部位填充有模拟地基的介质；所述的钢轨与模型排流网之间塞有多个导电片；

接触网、钢轨分别与直流稳压电源的正极和负极电连接；钢轨和接触网上均匀分布有微型电流传感器，微型电流传感器与中央处理器电连接。

本发明的第二个目的是提供一种使用上述的一种地铁直流牵引供电系统的杂散电流模拟实验系统进行杂散电流模拟实验的方法，该方法能有效地模拟直流牵引供电系统杂散电流的产生环境，获得并显示，实时的杂散电流分布。

本发明实现第二个发明目的所采用的技术方法案是，一种使用上述的一种地铁直流牵引供电系统的杂散电流模拟实验系统进行杂散电流模拟实验的方法，其操作步骤是：

a、调整导电片的个数与位置，以模拟地铁钢轨在不同部位绝缘性能降低的情形；

b、启动直流稳压电源，电流经接触网、受电弓、模型机车、钢轨形成回路，模型机车获取直流电能，驱动车轮旋转，模型机车即在环形的钢轨上运行；运行期间，微型电流传感器实时采集接触网和钢轨不同处的电流，并送中央处理器处理，获得并显示，实时的杂散电流分布。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明通过直流稳压电源模拟牵引供电所向机车供电，通过调整导电片的个数与位置，以模拟地铁钢轨在不同部位绝缘性能降低的情形。并在机车运行的供电过程中，微型电流传感器实时采集接触网和钢轨不同处的电流；根据这些电流的大小和分布，分析计算出实时的杂散电流分布。进而得出钢轨发生绝缘性能降低的区位与杂散电流的大小及其分布的关系。

二、绝缘箱内充入不同的介质，即可模拟实验出不同的地表条件与杂散电流的大小及其分布的关系。

三、更换不同材料的接触网、模型排流网、钢筋结构网、绝缘支架，即可模拟实验出不同材质的的接触网、模型排流网、钢筋结构网、绝缘支架等地铁地上及地下结构与杂散电流的大小及其分布的关系。

四、本发明的实验系统，采用了环形的钢轨，能够以小空间模拟实现地铁列车的长距离不间断行驶。

总之，本发明能够简单、有效地模拟实验出地表条件、接触网、钢轨、排流网等地铁地上地下结构与杂散电流间的相互关系，进而为地铁直流牵引供电系统的杂散电流防护设计、施工和维护提供实验依据，以减少电能的损耗，减低对附近管道等结构的腐蚀，降低地铁附近设施的维护、保养成本。

进一步，本发明的接触网上设置有分段开关，环形的钢轨设置有绝缘节。

这样，本发明的实验系统能够对长距离地铁直流牵引供电系统进行模拟实验，提高了实验系统的适用范围。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例未填充介质时的透视立体结构示意图。

具体实施方式

实施例

图1示出，本发明的一种具体实施方式是，一种地铁直流牵引供电系统的杂散电流模拟实验系统，其组成是：

绝缘箱1的底板上设有四个以上的绝缘支柱10，绝缘支柱10的中部连接有水平的结构钢筋网11，绝缘支柱10的顶部固定有模型排流网12；

模型排流网12的上部通过绝缘轨枕6安装有环形的钢轨5，钢轨5上置有模型机车4，模型机车4上的受电弓3与环形的接触网2滑动相连，所述的接触网2通过绝缘支架7固定于模型排流网12上；绝缘箱1内模型排流网12以下的部位填充有模拟地基的介质；所述的钢轨5与模型排流网12之间塞有多个导电片17；

接触网2、钢轨5分别与直流稳压电源13的正极和负极电连接；钢轨5和接触网2上均匀分布有微型电流传感器，微型电流传感器与中央处理器电连接。

本例的接触网2上设置有分段开关8，环形的钢轨5设置有绝缘节9。

一种使用述的一种地铁直流牵引供电系统的杂散电流模拟实验系统进行杂散电流模拟实验的方法，其操作步骤是：

a、调整导电片17的个数与位置，以模拟地铁钢轨在不同部位绝缘性能降低的情形；

b、启动直流稳压电源13，电流经接触网2、受电弓3、模型机车4、钢轨5形成回路，模型机车4获取直流电能，驱动车轮旋转，模型机车4即在环形的钢轨5上运行；运行期间，微型电流传感器实时采集接触网2和钢轨5不同处的电流，并送中央处理器处理，获得并显示，实时的杂散电流分布。

技术特征：

技术总结
一种地铁直流牵引供电系统的杂散电流模拟实验系统及其方法，实验系统组成主要是：绝缘箱的中部有结构钢筋网，中上部有模型排流网；模型排流网的上部安装有环形的钢轨，钢轨上置有模型机车，模型机车上的受电弓与环形的接触网滑动相连，绝缘箱内模型排流网以下的部位填充有模拟地基的介质；所述的钢轨与模型排流网之间塞有多个导电片；接触网、钢轨分别与直流稳压电源的正极和负极电连接；钢轨和接触网上分布有微型电流传感器，微型电流传感器与中央处理器电连接。该系统能得出地铁地上地下结构与杂散电流间的相互关系，为地铁直流牵引供电系统的抗杂散电流设计、施工和维护提供依据，以减少电能损耗、及对管道等结构的腐蚀，降低维护成本。

技术研发人员：林圣;皇甫阳;任永浩;王爱民;林晓鸿
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2019.03.04
技术公布日：2019.06.25