前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的特高壓直流接地級高速鐵路論文，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要：針對目前特高壓直流工程在選址時，并未對鄰近情況下的高速鐵路與特高壓直流工程之間的相互影響進行定量評估研究的情況，分析了特高壓直流系統對電氣化鐵路的電磁影響研究現狀，并提出了下一步的研究方向及具體可采用的方法，對今后指導高速鐵路的路徑規劃和特高壓直流工程的選址具有良好的借鑒意義。
關鍵詞：高速鐵路；特高壓直流；單極故障；直流偏磁
1研究背景及意義
高速鐵路與特高壓直流工程在我國均處于快速發展建設中。由于受線路走向、土地規劃等諸多因素制約，實際工程建設時，不可避免地出現高速鐵路和特高壓直流工程接地極鄰近的情況，如合福高鐵、昌景黃鐵路項目等。目前特高壓直流工程在選址時，僅僅遵循直流接地極距離變電站、發電廠、管道和鐵路等不小于10km的原則，并未對鄰近情況下的高速鐵路與特高壓直流工程之間的相互影響進行定量評估研究。根據特高壓直流輸電的特點，當直流輸電線路發生單極故障后，直流接地極中將通過5～6kA的直流電流并持續數小時，入地電流會在直流接地極周圍造成地表電位、跨步電壓升高等問題。如附近有高速鐵路線路，將會對高速鐵路的牽引變壓器、通信、信號、隧道、橋梁、路基、站房等相關設施產生干擾和電腐蝕等危害。我國高速鐵路和特高壓直流工程的技術水平和建設里程均處于國際領先地位，在以上工程中遇到的技術難題已很難從國際工程中找到類似案例進行借鑒，至今國內外相關規范和標準均未對特高壓直流工程對高速鐵路的電氣兼容性、安全凈距、評價標準等進行規定或描述。在國內外文獻中也鮮見高速鐵路與特高壓直流接地極之間的電磁影響對象、機理、限值以及對策方面的資料。
2特高壓直流系統對電氣化鐵路的電磁影響研究現狀
文獻[1]依據云南—廣東（云廣）±800kV直流輸電線路的魚龍嶺直流接地極極址，以及1.5km以外的京廣鐵路模型參數，建立了虛擬直流接地極和電氣化鐵路的模型，計算了該虛擬直流接地極對京廣鐵路產生的各項電磁影響的程度。通過分析計算結果，進一步確定了直流接地極對電氣化鐵路電磁影響應關注的重點：鋼軌處的第2類跨步電壓、鐵路信號和通信電纜的轉移電壓、牽引變壓器的直流偏磁。文獻[2]基于CDEGS軟件建立了特高壓直流輸電工程接地極及相鄰電氣化鐵路的仿真模型，分析了牽引變電站供電臂沿線軌道電位分布，計算了流經電氣化鐵路牽引變壓器的直流電流，并研究了影響該直流電流大小的各個因素。分析結果表明，在同極性單極大地返回的運行工況下，流過牽引變壓器的直流平均電流已超過普通電力變壓器允許的限值；流經牽引變的直流電流與接地極入地電流同向變化。
3下一步研究重點及建議
在系統分析特高壓直流系統單極大地運行方式下，對高鐵強、弱電系統運行安全性、穩定性等影響的基礎上，必須分析工程距離、土壤結構等因素對特高壓直流接地極入地電流在高鐵牽引供電系統、信號系統中的分布情況。
3.1特高壓直流對高鐵牽引供電系統的影響
在分析特高壓直流工程對高速鐵路牽引供電系統的影響時，可重點研究AT供電方式下的鐵路牽引供電系統、綜合接地系統及特高壓直流接地極回流系統。以上3個系統可以視為一個由位于地上的電阻網絡和位于地下的多導體電流場構成的復雜系統[3]。在進行定量分析時，可采用諸如有限元和邊界元算法及接地極理論等理論方法，計算直流接地極電流作用下的大地電流場分布以及地表電位分布，同時研究高速鐵路牽引供電系統中的直流電流回路，計算出流入牽引變壓器的直流電流數值、鋼軌感應電勢幅值等，進而明確高速鐵路牽引供電系統中的各直流量分布情況[4]。總體而言，下一步研究可首先以造成牽引變壓器的直流偏磁及鋼軌感應電勢升高的因素為立足點，完成特高壓直流接地極電流對高鐵單相工頻交流牽引網絡影響的數學建模，深入研究高速鐵路牽引變壓器中的直流電流通路及電流數值[5]，從而完成特高壓直流對高鐵牽引供電系統的影響的系統、定量評估。
3.2特高壓直流對高鐵通信、信號系統的影響
對于鐵路信號來說，兩條鋼軌呈現串聯電路的關系。信號系統通過絕緣節將鋼軌分割為一定長度的區段，由區段一端的發送設備發出高頻信號（數百赫茲至數千赫茲），經兩根鋼軌形成信息傳遞回路；在區段另一端設置信息檢測設備，并通過信號電纜將監測到的信號傳回車站。若鐵路附近的直流接地極有電流入地，通過阻性耦合抬高了兩條鋼軌的電位，會在鋼軌絕緣節兩端之間產生電位差。此外，直流電流還可能造成變壓器線圈的磁化，影響其工作性能。區間平衡鋼軌回流的橫向連接處采用扼流變壓器，極易磁化，會受直流影響，繼而可能影響軌道電路傳輸參數，進一步影響軌道電路的發送接收端設備的工作狀況（目前運用于直流環境下時，該扼流變壓器選擇對應直流環境的設備），可以考慮對此變壓器磁化進行相應研究。當入地電流擴散至信號電纜和通信電纜附近時，會通過電纜的接地裝置抬高電纜鎧裝的電位。而電纜芯線部分的電位則為遠端接地點的電位。兩者之間的電位差加載到芯線與鎧裝之間的絕緣部分。當該電位差達到一定程度和一定時間后有可能損壞該絕緣部分。
3.3特高壓直流對高鐵鋼軌電位的影響
基于目前已對牽引供電系統下鋼軌電位的分布規律，以及牽引回流網絡的主要電氣參數對鋼軌電位的影響規律進行了具體研究與探討，對上下行鋼軌橫連、增設CPW線、利用支柱接觸接地、特設埋地地線和特設集中接地等措施降低鋼軌電位的效果進行了計算和分析，已掌握交流單相工頻27.5kV供電制式下鋼軌電位產生的機理及分布特征。在此前的研究基礎上，可考慮增加直流特高壓接地極對鋼軌電位抬升的影響分析，研究同時考慮交流影響與直流影響的工況下，如何對鋼軌電位進行定量分析。
3.4特高壓直流對高鐵系統中金屬設施的電化學腐蝕影響
鐵路附近與土壤有接觸的金屬物主要包括含有道砟的鐵軌、綜合貫通地線以及鐵路設施（橋梁、隧道等）基礎鋼筋。因此，有必要研究直流入地電流的溢散特性，以明確特高壓直流接地極入地電流對高鐵系統中金屬設施的電化學腐蝕影響?？刹捎媒拥胤抡嬗嬎丬浖⑾鄳臉O址土壤模型和線路電氣模型，對流入輸電線路各接地體的直流電流及分布特性進行全面、系統的研究，根據特高壓直流接地極在設計壽命內的總安時數和運行方式，計算得到有道砟的鐵軌、綜合貫通地線以及鐵路設施（橋梁、隧道等）基礎鋼筋的腐蝕量，從而根據極址土壤電阻率參數和系統額定電流，確定接地極與高速鐵路的最短距離。
4結語
由于目前缺少充分的基礎理論研究，當高速鐵路與特高壓直流工程鄰近時，后者對高鐵的影響方式與程度亟待進一步研究。本文通過對現有文獻進行梳理，總結了今后進行定量研究的總體方向及具體可采用的方法，對精確指導高速鐵路的路徑規劃和特高壓直流工程選址，有效節省高速鐵路與特高壓直流工程投資，節約寶貴的土地資源有著重要的意義。
［參考文獻］
[1]郭劍.直流接地極對電氣化鐵路的電磁影響[J].高電壓技術，2013，39（1）：241-250.
[2]劉士利，李承彬，拾楊，等.直流接地極引起的電氣化鐵路牽引變壓器直流電流計算[J].高電壓技術，2017，43（7）：2161-2166.
[3]馬志強，黎小林，鐘定珠.直流輸電大地電流對交流系統影響的網絡分析算法[J].廣東電力，2005，18（12）：4-8.
[4]葉會生.HVDC輸電系統入地電流在交流系統中分布的研究[D].武漢：華中科技大學，2007.
[5]馬為民.換流變壓器中直流偏磁電流的計算[J].高電壓技術，2004（11）：48-49.
作者:陳爭 單位:中鐵第四勘察設計院集團有限公司