直流系统的回流
城市轨道交通中钢轨的选型及应用
低 廉 的 造 价 、较 好 的 弹 性 、铺 设 容 易 、拆 迁 方 便 运 营 实 践 证 明 ， ５０ｋｇ／ｍ 和 ６０ｋｇ／ｍ 钢 轨 无 缝 线
６０ｋｇ／ｍ 钢 轨 竖 向 抗 弯 刚 度 ＥＪ 比 ５０ｋｇ／ｍ
一直是传统铁路的主要组成部分， 但随着城市 路 使 用 周 期 分 别 为 通 过 总 重 ４５０Ｍｔ 和 ８００Ｍｔ， 钢轨大， 钢轨的挠曲振动的幅度小， 整个轨道的
道结构开展了长期的系统的研究工作， 并大量 为在小半径曲线地段， ６０ｋｇ／ｍ 钢轨优 于 ５０ｋｇ／ｍ ５０ｋｇ／ｍ 钢 轨 较 ６０ｋｇ／ｍ 钢 轨 将 使 整 个 供 电 回 路
应用于大铁路及城市轨道交通。相对于大铁路 钢轨。
的电阻增加 ７％～９％， 其结果将直接影响机车的
而言， 城市轨道交通具有以下的特点：
７ 工程造价
的稳固性和耐久性， 并有足够的轨距和轨面标 ６０ｋｇ／ｍ 钢 轨 无 缝 线 路 的 安 全 储 备 高 于 ５０ｋｇ／ｍ
采用 ５０ｋｇ／ｍ 钢轨的焊接 成 本 比 ６０ｋｇ／ｍ 钢
高调整量；
钢轨。
轨的焊接成本高， 但铺设 ６０ｋｇ／ｍ 钢轨无缝线路
（ ２） 结 构 简 单 ， 方 便 施 工 ， 有 利 于 日 后 的 养
选择时， 主要考虑的因素有以下几个方面， 现论 这也是我国钢轨发展的方向。
１９９９．
述如下。
６０ｋｇ／ｍ 钢 轨 截 面 比 将 ５０ｋｇ／ｍ 钢 轨 大 ， 其 ［３］范霆．铁路整体道床— ——设计施工和保养［Ｍ］．
１ 钢轨使用寿命
声辐射随之增大， 但重型轨在列车通过轨道的 北京： 中国铁道出版社， １９９０．
５０ｋｇ／ｍ 钢 轨 较 ６０ｋｇ／ｍ 钢 轨 直 流 电 阻 大
地铁直流牵引回流系统综述
地铁直流牵引回流系统综述地铁直流牵引回流系统综述摘要：地铁直流牵引回流系统是由钢轨、回流电缆、轨电位装置、单向导通装置、(RCT)）、单2常规回流常规情况，直流牵引电经整流器输出至牵引所正极直流母排B+，再经馈线开关和上网刀闸将牵引电输送至接触网；电客车经受电弓从接触网上引入直流牵引供电，经电客车内主逆变器负极流出至电客车的轮对；电客车轮对再将主逆变器负极的电在图1中的A点传至与其直接接触的回流钢轨；由于回流钢轨与道床之间有一层绝缘性能良好的橡胶垫，因此大部分回流都经过钢轨回流Ic流至牵引所附近的B点，只有一小部分回流通过绝缘不良的地方流入道床或隧道结构，这部分电流则形成了地铁杂散电流Is；在B点附近，钢轨回流Ic直接通过回流电缆流回牵引所负极直流母排（B-），杂散电流Is则经过具备单相导通功能的排流柜DR流回牵引所负极直流母排（B-），至此，完成一个完整3.1节中回流能力不足情况下的回流相同，只是回流电流大了数倍。
当发生接触网对地短路故障时，由于道床的电位相对钢轨高出数倍，所以大部分故障电流会经过绝缘薄弱的地方由道床流入钢轨，再按照本文3.1节中回流能力不足情况下的回流方式，回流至牵引所负极直流母排，形成完整的牵引回流过程。
3.3变电所内直流牵引系统短路故障时的回流牵引变电所内的直流牵引供电设备都设计和安装在同一房间内，所有设备的柜体外壳对地绝缘安装并用电缆连通形成一个保护人员的框架（如图1中虚线框所示），该框架在负极柜内经小电阻与变电所接地系统连接。
当发生整流器正极对外壳短路、直流开关电气部分对外壳短路时，所有短路电流都将经过负极柜内的小电流柜运行会将原来负极母排的负电位降低至接近零电位,因钢轨纵向电压的钳制作用使得两牵引变电所间钢轨的最高对地电位增加了一倍,两牵引变电所间几乎成为阳极区。
简单看杂散电流总量增加了近4倍，使得区间内的钢轨的腐蚀将有所增加，但该方法却为流入道床和隧道结构等处的杂散电流提供了畅通的回流路径，会大大减少杂散电流对地铁结构建筑内钢筋的电腐蚀。
国内外高压直流输电的发展与现状
欢迎共阅1我国高压直流输电系统的发展历程及现状1.1我国高压直流输电系统的发展历程我国的高压直流输电工程总体上可以说是起步较晚,但发展迅速。
1980年国家确定全部依靠自己力量建设中国第一项直流输电工程———舟山直流输电工程。
它具有向自主建设大型直流输电工程过渡的工业性试验性质,于1984年开始施工,1987年投入试运行,1989年正式投运。
工程最终规模为±1100kV,500A,100MW,线路全长54km。
嗓泅直流输电工程(上海―嗓泅岛)是我国自行设计、制造、建设的双极海底电缆直流工程,于1996年完成研究工作,2002年全部建成。
工程为双极±500kV,600A,60MW,可双向供电,线路长度66.2 km,其中海底电缆59.7km。
葛南(葛洲坝―上海南桥)高压直流输电系统,是我国引进的第一个高压直流输电工程,1989年单极投运,1990年双极投运。
进入21世纪,我国的高压直流输电发展迅速,相继建成投产了天广(天生桥―广州)、三常(三峡―常州)、三广(三峡―广东)和贵广(贵州―广东)等多项高压直流输电项目。
作为引进技术的验证,自主研发设计制造的华中―西北联网灵宝背背直流工程,2005年7月投入运行。
1.2我国高压直流输电系统的现状至2004年末,我国高压直流输电工程累计输送容量达12470MW,输电线路长度累计达4840km,已经超过美国位列世界第一。
截至2007年年底,我国已建成并正式投入运行葛(洲坝)沪(上海)、三(峡)常(州)、三(峡)广(东)、三(峡)沪(上海)、天(天生桥)广(东)、贵(州)广(东)Ⅰ回、Ⅱ回等7个超高压直流输电工程和灵宝背靠背直流工程,直流输电线路总长度达7085 km,输送容量达18560MW,线路总长度和输送容量均居世界第一。
与此同时,我国超高压直流输电工程的设计建设、运行管理和设备制造水平也处于国际领先地位。
2高压直流输电系统中存在的问题2.1直流输电中的谐波问题工频的交变电流在换流站中的整流和逆变过程中,实际上输出的波形并不是稳定的直流,而是有些许波动的脉动电流。
直流输电重点
1.高压直流输电由将交流电变换为直流电的整流器，高压直流输电线路，将直流电变换为交流电的逆变器组成。
2.高压直流输电的分类：长距离直流输电，背靠背直流输电方式，交、直流并联输电方式，交、直流叠加输电方式，三级直流输电方式。
3.直流系统的构成：直流单极输电（大地或海水回流方式，导体回流方式）；直流双极输电（中性点两端接地方式、中性点单端接地方式、中性线方式）；直流多回线输电（线路并联多回输电方式、换流器并联的多回线输电方式）；多端直流输电（并联多端直流输电方式、串联多端直流输电方式）。
4.高压直流输电的优点：<1>经济性、直流输电线路的造价和运行费用比交流输电低，而换流站的造价和运行费用均比交流变电所的高，所以对同样输电容量，输送距离越远，直流的经济性能越好！<2>互联性、相比交流输电，直流输电不存在功角稳定问题，可在设备容量及受端交流系统容量允许的范围内，大容量输电！<3>控制性、直流输电具有潮流快速可控的特点，可用于所连交流系统的稳定与频率控制！缺点：直流输电换流站的设备多、结构复杂、造价高、损耗大、运行费用高、可靠性比较差。
换流器在工作过程中会产生大量谐波，处理不当而流入交流系统的谐波会对交流电网的运行造成一系列问题，同时还有无功功率的影响！5.等价距离：通常规定，当直流输电线路和换流站的造价与交流线路和交流变电所的造价相等时的输电距离称为等价距离。
6.高压直流输电的主要适用场合：海底电缆输电，长距离架空线输电，BTB方式，短路容量对策。
7.换流器的作用：换流器不仅具有整流和逆变的功能，而且对整流器还有开关的功能。
通过对整流器实施快速控制，实现高压直流输电系统的起动和停运。
在交、直流系统故障以及故障后的恢复过程中，对整流器的快速控制可有效的保护直流输电系统，同时也是交流电网安全和稳定运行的重要保障。
8.换流阀组件电路图中各个部件的作用（书26页图2-5），静态均压电阻R：作用是克服各个晶闸管器件的分散性，使断态下各个晶闸管器件的电压尽可能一致。
城市轨道交通专用轨回流系统直流接地保护方案
城市轨道交通专用轨回流系统直流接地保护方案摘要：随着城市化进程的加快，促进城市轨道交通建设项目的增多。
在城市轨道交通牵引供电系统常采用走行钢轨回流方式。
由于钢轨不能完全绝缘于道床，因此牵引回流电流会通过钢轨向道床及其他结构泄漏，并产生杂散电流川。
杂散电流会腐蚀车站及区间主体结构的钢筋、城市轨道交通内部的金属管线，以及线路沿线的市政金属管线。
对此，专用轨回流系统提供了更彻底的隔离解决方案。
专用轨回流采用绝缘支架安装在轨道中间或侧面，其将列车牵引回流引至变电所负极母线，从而实现电气与土建结构的有效隔离。
由于专用轨回流对地绝缘良好，接触网和专用轨回流的对地泄漏电阻极高，故当发生接触网对钢轨(或地)短路故障时，故障电流太小，且不在变电所直流接地框架泄漏保护范围内。
因此，有必要对专用轨回流系统的直流接地保护方案进行研究。
关键词：城市轨道交通；专用轨回流；接地保护；接地漏电；保护装置引言随着我国城市轨道交通的快速发展，轨道交通运营线路和数量的不断增加，线路运行过程中，电流通过走行轨回流时部分电流流入大地而产生的杂散电流问题日益严重，因此对于杂散电流防护治理措施的研究，受到越来越多人的关注。
杂散电流的危害包括腐蚀结构钢筋和沿线管道，造成地电位的抬升等，不仅影响设备的正常运行，严重时还会影响行车安全，杂散电流危害的解决措施包括加装排流网，缩短变电所距离和增加轨地绝缘水平等，但这些防护措施仅仅减小了杂散电流的幅值，难以从根本上解决杂散电流长期腐蚀的影响。
1城市轨道交通综合接地系统构成城市轨道交通工程多采用综合接地系统。
综合接地系统是指供电系统和需要接地的其他设备系统的工作接地、保护接地、电磁兼容接地和防雷接地等采用共同的接地装置，并实施等电位联结措施。
供电系统中，同时存在多个用于不同目的、不同用途的接地系统，如在交流系统中任一电压等级都同时存在工作接地和保护接地的问题，像110/35kV主变电所中就存在110kV设备的保护接地、35kV系统的工作接地、35kV设备的保护接地等。
增湿塔回流喷雾系统与直流喷雾系统的对比
， ： ＝ 一— —— — — — ～
『 甲 厂 一
图３ 回 流 式 喷 枪 结 构 简 图
２ 直 流喷 雾 系统 的结构 、工作原 理
２１ 直 流喷 雾 系统 的工作 原理 ．
６ ７
２ １年第５ ０２ 期
Ｎ ． ２ １ ｏ５ ０２
李 士伟 ：增湿 塔 回流 喷雾 系统 与直 流喷雾 系统 的对 比
氏硬度 为９ ，仅 次 于金 刚 石 ，耐 酸 、碱 、高温 和磨
损 ，很 少 出现 因磨 损 而雾化 效果 不好 的现象 。
０ 引 言
１２ 回流喷 雾 系统结 构组 成 ． 回流 喷 雾 系 统 通 常 由喷 枪 、管 路 、过 滤 器 、
增 湿 塔 是应 用 在 新 型 干 法 水 泥 工 艺 系统 中 的
种烟气降温与调质设备 。增湿塔通常由塔体 、喷 雾 系 统 、水泵 站 、控制 装 置及 外保 温 等几 部分 组成 （ 图１ 见 ）。喷 雾 系 统是 增 湿 塔 的核 心 组 成 部分 。 目前 水泥 行业 较 多采用 回流喷雾 系统 ，但 其许 多不 足之 处在 一定 程度 上 限制 了除尘 设 备 除尘 效率 的提 高 。而直 流 喷雾 系统充 分 考虑增 湿 塔 内喷 嘴 的雾化 效 果 ，采 用高 效 喷雾 喷嘴 ，克 服 了一般 回流式增 湿
流到 水泵 站 ，喷雾 量 的大 小通 过 回流水 的 多少来 调
节 ，回流 水越 多则 喷雾 量越 小 ，回流水 越少 则 喷雾
量越 大
塔 喷 雾 系统在 １ ０℃时有 可能湿 底 的缺 陷 。 ５
图 １ 增 湿 塔 系统 结构
图２ 回 流 喷 雾 系 统 结 构
1500V直流系统短路试验探究
1500V直流系统短路试验探究摘要：随着我国经济的发展，电力事业的不断发展，电力系统规模也随之不断扩大，城市轨道交通供电系统直流电缆的改造成为了电力系统中一项重要的工作。
本文将对城市轨道交通供电系统改造过程中的短路电流进行简要的分析。
关键词：直流系统；短路电流；分析；探讨中图分类号：f407.61文献标识码：a文章编号：引言：直流牵引供电系统的短路试验，是将直流电源的正极（dc1500v 接触轨）对负极（走行轨）或对地短接，瞬间产生大电流，以检验牵引供电系统对短路故障的切断情况，是对整个供电系统的一次严峻考验，风险较大。
短路试验应在试验所涉及的各变配电所内的控制、保护、监测回路、装置以及各所内综合自动化监控系统均已调通并处于正常工作状态下进行。
1.直流牵引供电系统存在的技术故障轨道交通的牵引供电系统采用直流1500 v 电压，因此 1500 v 直流电缆的选择直接关系着地铁车辆的安全可靠性。
随着轨道交通系统的迅速发展，越来越多的直流电缆投入了使用。
直流牵引电缆用于连接高速直流开关和接触网，是直流供电系统的“瓶颈”。
(1)导致直流—交流逆变器交流输出侧正弦波形畸变率的增大。
不论是采用脉幅调制(户wm)。
型逆变器还是采用脉宽调制(pam)型逆变器，如果其输入直流电中叠加有交流分量，都会在其交流输出侧伴随产生相同及更高频率的谐波分量。
(2)导致传导和辐射干扰的增加，并可能因此而影响计算机等敏感电子设备的正常工作。
由于轨道交通的触网需沿线架设，而且在通过触网向列车供电时还将通过走行轨或专用回流轨形成回流电路，因此其传导和辐射的影响范围也比较大。
(3)导致直流电动机及电器装置的损耗加大和温升增高。
这一方面是由于脉动直流电的有效值要比其平均值来得大，而绕组铜损耗的大小将取决于电流的有效值；另一方面是由于脉动直流电中的交流分量会在磁路及有关构件中感生涡流，在有关导线中引起趋肤效应，使得铁损耗和铜损耗相应增加。
2-4直流输电系统
直流输电的优点
• 联网后不会增大短路容量 • 两端交流系统间不存在稳定问题和同期问题 • 稳态下，不存在交流长电缆线路的容性电纳
引起的电压升高 • 直流线路由于电压没有正负交替，所以无充
放电电流 • 产生较大的谐波电流和电压 • 用直流联网，便于分区调度，有利于故障时
交流系统间快速紧急支援和限制事故扩大 • 长距离电力电缆输电宜采用直流输电
多端直流系统是指与交流电力系统有3个或3个以上连接节点 的直流系统。其每个换流站都与各自的交流系统连接，多端 直流输电线路构成直流网络
直流网络可分为分支方式和闭环方式 闭环方式又分为并联型和串联型
两端直流系统是特例
多端直流输电系统
换流器并联一 直流网络分支
方式
换流器并联一 直流网络闭环
方式
换流器串联一 直流网络闭环
中性点两端接地方式
双极系统三种方式：……
中性点一端接地方式：也称 两线制。避免了腐蚀问题。
但是一极线路发生故障，迫 使健全极停运。若未接地换 流站中性点可以接地，则可 以恢复单极运行。
中性点一端接地方式 中性线方式
中性点两端接地方式
双极系统三种方式：……
中性线方式：也称三线制。 避免了腐蚀问题。单极可以 连续运行
直流输电的缺点
• 换流器消耗无功功率大 • 可控硅元件过载能力低 • 以大地（海水）方式工作时，对沿途金属设施造成腐蚀 • 灭弧困难
交流输电和直流输电比较
• 直流输电采用双极中性点接地方式时，同样截面和绝缘水 平下，2根导线的直流和3根导线的交流输送有功近似相等， 因此直流架空线路更经济
• 电缆绝缘用于直流的容许工作电压比用于交流时高2倍 • 换流站的投资远高于同等容量、相同电压的交流变电站
高二物理上册第三章高压输电的知识点
高二物理上册第三章高压输电的知识点(1)高压直流输电的概念和分类概念：高压直流输电由将交流电变换为直流电的整流器、高压直流输电线路以及将直流电变换为交流电的逆变器三部分组成。
高压直流输电是交流-直流-交流形式的电力电子换流电路。
常规高压直流输电：半控型的晶闸管，采取电网换相。
VSC高压直流输电：全控型电力电子器件，采用器件换相。
分类：长距离直流输电(两端直流输电)，背靠背(BTB)直流输电方式，交、直流并联输电方式，交、直流叠加输电方式，三级直流输电方式。
(2)直流系统的构成1.直流单级输电：大地或海水回流方式，导体回流方式。
2.直流双极输电：中性点两端接地方式，中性点单端接地方式，中性线方式。
3.直流多回线输电：线路并联多回输电方式，换流器并联的多回线输电方式。
4.多端直流输电：并联多端直流输电方式，串联多端直流输电方式。
(3)高压直流输电的特点优点：经济性：高压直流输电的合理性和适用性体现在远距离、大容量输电中。
互连性：可实现电网的'非同步互连，可实现不同频率交流电网的互连。
控制性：具有潮流快速可控的特点缺点：①直流输电换流站的设备多、结构复杂、造价高、损耗大、运行费用高、可靠性也较差。
②换流器工作时会产生大量的谐波，处理不当会对电网运行造成影响，必须通过设置大量、成组的滤波器消除这些谐波。
③电网换相方式的常规直流输电在传送有功功率的同时，会吸收大量无功功率，可达有功功率的50%~60%，需要大量的无功功率补偿装置及相应的控制策略。
④直流输电的接地极和直流断路器问题都存在一些没有很好解决的技术难点。
(4)目前已投运20个直流输电工程(详见p14)2010年，我国已建成世界上第一条±800KV的最高直流电压等级的特高压直流输电工程。
五直：天-广工程(±500，2000年)，三-广工程(2004年)，贵-广I回工程(2004年)，贵-广II回工程(2008年)，云广特高压工程(±800KV)(5)轻型直流输电特点：1.电压源换流器为无源逆变，对受端系统没有要求，故可用于向小容量系统或不含旋转电机的负荷供电。
直流电源系统工作原理
直流电源系统工作原理
直流电源系统的工作原理如下：
1. 交流电源供应- 从电网获得的交流电源先经过变压器降压，
然后进入整流器。
2. 整流器转换- 整流器将交流电转换为直流电。
整流器中通常
采用二极管或者可控硅等器件，将交流电的正半周或者负半周削平，输出为单向脉动的直流电。
3. 滤波器滤波- 由于整流后的直流电仍然有脉动成分，需要通
过滤波器来平滑输出电压。
滤波器通常采用电容器和电感器组成，电容器可以储存电能使电压平滑，而电感器则可以阻挡高频噪声。
4. 稳压器稳压- 稳压器用于保持输出电压的稳定性。
稳压器通
常采用稳压电路，通过负反馈原理，监测输出电压，并通过控制电压调节器的引脚来调整输出电压，使其保持在设定的稳定值。
5. 输出电源- 经过稳压调整后的直流电作为输出电源供应给需
要的设备。
输出电源通常设计为可调节或固定稳压的直流电源，根据实际需要来提供恒定输出电压和电流。
整个工作过程中，直流电源系统需要准确地将交流电转换为直流电，并滤除脉动和噪声，同时保持输出电压的稳定性，以满足各种设备对电源的要求。
地铁直流牵引回流系统综述
地铁直流牵引回流系统综述地铁直流牵引回流系统综述摘要：地铁直流牵引回流系统是由钢轨、回流电缆、轨电位装置、单向导通装置、(RCT)）、单2常规回流常规情况，直流牵引电经整流器输出至牵引所正极直流母排B+，再经馈线开关和上网刀闸将牵引电输送至接触网；电客车经受电弓从接触网上引入直流牵引供电，经电客车内主逆变器负极流出至电客车的轮对；电客车轮对再将主逆变器负极的电在图1中的A点传至与其直接接触的回流钢轨；由于回流钢轨与道床之间有一层绝缘性能良好的橡胶垫，因此大部分回流都经过钢轨回流Ic流至牵引所附近的B点，只有一小部分回流通过绝缘不良的地方流入道床或隧道结构，这部分电流则形成了地铁杂散电流Is；在B点附近，钢轨回流Ic直接通过回流电缆流回牵引所负极直流母排（B-），杂散电流Is则经过具备单相导通功能的排流柜DR流回牵引所负极直流母排（B-），至此，完成一个完整3.1节中回流能力不足情况下的回流相同，只是回流电流大了数倍。
当发生接触网对地短路故障时，由于道床的电位相对钢轨高出数倍，所以大部分故障电流会经过绝缘薄弱的地方由道床流入钢轨，再按照本文3.1节中回流能力不足情况下的回流方式，回流至牵引所负极直流母排，形成完整的牵引回流过程。
3.3变电所内直流牵引系统短路故障时的回流牵引变电所内的直流牵引供电设备都设计和安装在同一房间内，所有设备的柜体外壳对地绝缘安装并用电缆连通形成一个保护人员的框架（如图1中虚线框所示），该框架在负极柜内经小电阻与变电所接地系统连接。
当发生整流器正极对外壳短路、直流开关电气部分对外壳短路时，所有短路电流都将经过负极柜内的小电流柜运行会将原来负极母排的负电位降低至接近零电位,因钢轨纵向电压的钳制作用使得两牵引变电所间钢轨的最高对地电位增加了一倍,两牵引变电所间几乎成为阳极区。
简单看杂散电流总量增加了近4倍，使得区间内的钢轨的腐蚀将有所增加，但该方法却为流入道床和隧道结构等处的杂散电流提供了畅通的回流路径，会大大减少杂散电流对地铁结构建筑内钢筋的电腐蚀。
铁路回流轨最大电流
铁路回流轨最大电流
一、铁路钢轨回流电流的产生机制
铁路系统采用的是直流供电方式，因此，在列车行驶时，钢轨会产生电流。
由于铁路列车的牵引系统采用的是电力传动方式，运行时会产生大量的电磁波和磁场。
这些电磁波和磁场会通过钢轨向周围环境传导，从而产生回流电流。
二、铁路钢轨回流电流的大小
铁路钢轨回流电流的大小与列车的行驶速度、车辆类型、轨道电气化方式、线路长度等因素有关。
一般来说，铁路系统的回流电流在0.1-0.3安培之间，但是在某些特定条件下，可能会达到更高的数值。
三、铁路钢轨回流电流的影响
铁路钢轨回流电流可能会对周围环境产生一些影响，例如对铁路设备、通信设备以及地下水系统等设施造成干扰，还可能会影响人体健康。
因此，为了规避这些潜在的影响，铁路运营方需要采取一定的技术措施，包括选用合适的轨道电气化方式、加装隔离器等。
四、结论
铁路钢轨回流电流的大小与列车的行驶速度、车辆类型、轨道电气化方式等因素有关。
为了规避铁路钢轨回流电流对周围环境和人体健康的潜在影响，铁路运营方需要采取一定的技术措施。
±500kv直流电输电距离 -回复
±500kv直流电输电距离-回复直流（DC）电力输电系统是一种将电能以直流的形式从发电站传输到负载端的电力传输方式。
与交流（AC）电力输电系统相比，直流电输电具有一些显著的优势，其中之一就是能够实现远距离的输电。
在直流输电系统中，电能以高直流电压的形式进行输送。
直流输电环节主要包括发电、转换、传输和分配四个步骤。
其中，高压直流（HVDC）变流器是直流输电系统的关键组成部分，用于将交流电转换为直流电或反之。
高电压直流输电可以通过一些技术手段来实现跨越悬空距离。
首先，可以利用特殊的绝缘材料和结构，减小电场强度。
其次，在输电线路中加入合适的支撑结构和绝缘子，保持适当的线路间距并防止电弧跳过。
此外，通过控制线路中的绝缘、距离和输出电流等参数，可以进一步降低能量损耗和电压损失。
对于高压直流输电来说，最主要的技术挑战是电压损失和功率损耗。
直流电输电的电压损失主要是由于线路电阻、电容和感抗等因素造成的。
为了降低这些损失，可以通过增加输电线路的绝缘、选择低电阻材料以及合理设置输电线路的参数来提高输电效率。
此外，还可以采用电流互补补偿、多电极输电和功率因数补偿等技术来进一步提高输电效率和可靠性。
高压直流输电的距离限制主要取决于电网的构成、输电线路的参数和输电电压等因素。
一般来说，直流输电适合用于中长距离的远程电力传输。
根据目前的技术水平，高压直流输电的距离可以达到几千公里甚至更远。
例如，中国西北地区的甘肃特高压直流输电工程总长约1735公里，是迄今为止世界上最长的高压直流输电工程之一。
高压直流输电技术的发展为远距离大容量电力传输提供了一种可行的解决方案。
它可以实现电力资源的优化配置、跨越大片远程区域的电力供应和消费，提高电力系统的稳定性和可靠性。
此外，高压直流输电还可以在异地之间进行电力交换，促进能源互联互通和经济发展。
然而，要实现高压直流输电的长距离传输，仍然需要克服一些技术和经济上的挑战。
例如，建设和维护输电线路的成本较高，需要大量的投资和专业技术支持。
换向回路工作原理
换向回路工作原理
换向回路（commutating circuit）是电力电子设备中的一个重
要组成部分，用于将交流电转换为直流电。
换向回路的主要工作原理如下：
1. 输入交流电流通过一个整流器（rectifier）转换为直流电流。
2. 直流电流通过一个开关（switch）进行控制。
3. 在每个周期的合适时间，开关将通过一个换向装置（commutation device）改变电流的流向。
4. 经过换向装置的处理，电流的方向发生改变，然后再次通过开关。
5. 经过一定时间的控制，开关处于导通状态，继续将改变了方向的直流电流输出。
通过不断重复这个过程，换向回路能够将交流电转换为直流电，并提供稳定的直流电供应。
这是一种常见于电力电子设备中的电流转换方法，可以广泛应用于各种类型的电子设备和电力系统中。
关于地铁供电系统框架保护的概述
关于地铁供电系统框架保护的概述发表时间：2019-01-14T15:02:04.187Z 来源：《防护工程》2018年第31期作者：贾韬烈[导读] 如果发生直流开关带电设备对直流柜柜体发生泄漏或绝缘损坏，框架保护动作切断直流开关，防止故障点以外的部位受牵连，确保设备安全。
中铁电气化局集团第三工程有限公司河南郑州 450000摘要：框架保护已经成为当前地铁供电牵引系统中最具影响、最为直接以及最为重要的一种保护。
一旦框架保护作出动作，将会导致上行、下行四个供电分区停电，整个列车运行将陷入瘫痪。
在发生框架保护故障之后，其恢复供电的实际速度将决定列车中断运行的具体时间，所以对框架保护故障进行及时、有效处理，对于整个供电牵引系统以及整个地铁运营都有着非常重要的作用。
基于此，文章就地铁供电系统框架保护进行分析和探讨。
关键词：地铁；供电系统；框架保护引言当直流带电设备对直流柜柜体发生泄漏或绝缘损坏闪络时，基于直流设备安全供电的考量，将直流设备内发生的短路故障迅速切除，直流系统设置了直流框架保护，如果发生直流开关带电设备对直流柜柜体发生泄漏或绝缘损坏，框架保护动作切断直流开关，防止故障点以外的部位受牵连，确保设备安全。
1框架保护概述框架保护是直流供电系统中特有的保护类型，在地铁供电系统中接触网电压一般为DC1500V（正极），走行轨为负极，从而保证电力机车正常运行。
直流供电中的回流除了通过钢轨连接的回流电缆流至负极柜，尚有部分电流从轨道下面的排流网返回排流柜到负极柜，还可以从大地返回，这样就形成了杂散电流，杂散电流的电流很大电压却很低（也称迷失方向地电流，简称迷流），会造成对地下金属管线、地下结构地钢筋等金属材料进行腐蚀而减少使用寿命，所以直流供电系统设计为不接地系统。
但供电设备外壳是接地地：如果发生正极接地故障，正极通过设备外壳对负极间产生地短路电流突然增大。
轨道交通的车身外壳与轨道是与直流电地负极相连接的，乘客的上、下车容易产生跨步电压，（地铁屏蔽门要求绝缘安装，是其中的一个因素）发生人生安全事故，框架保护进行实时检测直流设备的对地绝缘。
直流线路中性线回流方式研究
直流线路中性线回流方式研究窦婷婷;陈鹏;芦灯【摘要】直流输电系统有接地极返回和金属回流线两种返回方式.采用金属回流线返回时,为节约线路走廊,直流线路可与金属回流线全线同塔并架,而全线同塔并架线路经济性的研究较为缺乏.为此首先分析直流线路、接地极、接地极引线以及同塔并架线路的造价指标,其次对比两种返回方式的经济性,最后给出两种方式的投资临界点.研究表明:对于短距离的柔性直流输电系统,采用全线并架金属回线的返回方案具有经济优势;对于长距离的特高压直流输电系统,采用接地极返回方式具有经济优势.【期刊名称】《山东电力技术》【年(卷),期】2018(045)011【总页数】4页(P23-26)【关键词】直流线路;接地极引线;接地极;投资临界点【作者】窦婷婷;陈鹏;芦灯【作者单位】山东职业学院,山东济南 250104;山东电力工程咨询院有限公司,山东济南 250013;山东电力工程咨询院有限公司,山东济南 250013【正文语种】中文【中图分类】TM7320 引言我国在建和已投运的高压直流输电工程，均为双极运行方式，双极运行方式的中性线回流方案一般有两种方式。
接地极返回方式。
利用接地极引线、接地极、大地作为回流导体，即：建设接地极及接地极引线，接地极引线联结换流站直流电压中性点和接地极，利用单极导线与大地构成电流回路。
接地极引线一般长数十公里，多采用架空线路。
金属回流线返回方式。
在换流站之间架设金属回流线作为回流导体，即：在两换流站之间建设架空金属回流线，金属回流线联结两端换流站电压中性点，利用单极导线与金属回流线构成电流回路[1-3]。
金属回流线与直流线路的起止点一致，采用与直流线路同塔架设是最经济合理可行的方式。
按输电距离区分，直流输电线路可分为短距离的柔性输电与长距离的特高压输电两种。
对于柔性输电系统，两端换流站相距10～1 000 km；对于长距离特高压直流输电系统，两端换流站距离可达数千公里。
因此，应根据输电距离选择经济合理的返回方式。
国内外高压直流输电的发展与现状
1 我国高压直流输电系统的发展历程及现状1.1 我国高压直流输电系统的发展历程我国的高压直流输电工程总体上可以说是起步较晚, 但发展迅速。
1980 年国家确定全部依靠自己力量建设中国第一项直流输电工程———舟山直流输电工程。
它具有向自主建设大型直流输电工程过渡的工业性试验性质,于1984 年开始施工, 1987 年投入试运行, 1989 年正式投运。
工程最终规模为±1 100 kV, 500 A, 100 MW, 线路全长54 km。
嗓泅直流输电工程( 上海―嗓泅岛) 是我国自行设计、制造、建设的双极海底电缆直流工程, 于1996 年完成研究工作, 2002 年全部建成。
工程为双极±500 kV,600 A, 60 MW, 可双向供电, 线路长度66.2 km, 其中海底电缆59.7 km。
葛南( 葛洲坝―上海南桥) 高压直流输电系统, 是我国引进的第一个高压直流输电工程, 1989 年单极投运, 1990 年双极投运。
进入21 世纪, 我国的高压直流输电发展迅速, 相继建成投产了天广( 天生桥―广州) 、三常( 三峡―常州) 、三广( 三峡―广东) 和贵广( 贵州―广东) 等多项高压直流输电项目。
作为引进技术的验证, 自主研发设计制造的华中―西北联网灵宝背背直流工程, 2005 年7 月投入运行。
1.2 我国高压直流输电系统的现状至2004 年末, 我国高压直流输电工程累计输送容量达12 470 MW, 输电线路长度累计达4 840 km, 已经超过美国位列世界第一。
截至2007 年年底, 我国已建成并正式投入运行葛( 洲坝) 沪( 上海) 、三( 峡) 常( 州) 、三( 峡) 广( 东) 、三( 峡) 沪( 上海) 、天( 天生桥) 广( 东) 、贵( 州) 广( 东) Ⅰ回、Ⅱ回等7 个超高压直流输电工程和灵宝背靠背直流工程, 直流输电线路总长度达7 085 km, 输送容量达18 560 MW, 线路总长度和输送容量均居世界第一。
直流输电——精选推荐
直流输电第1章（1）⾼压直流输电的概念和分类概念：⾼压直流输电由将交流电变换为直流电的整流器、⾼压输电线路及将直流电变换为交流电的逆变器构成。
分类：1）长距离直流输电（两端直流输电）2）背靠背（BTB）直流输电⽅式3）交、直流并联输电⽅式4）交、直流叠加输电⽅式5）三极直流输电⽅式（2）直流系统的构成1、直流单极输电：1）⼤地或海⽔回流⽅式2）导线回流⽅式2、直流双极输电：1）中性点两端接地⽅式2）中性点单端接地⽅式3）中性线⽅式3、直流多回线输电：1）线路并联多回输电⽅式2）换流器并联的多回线输电⽅式4、多端直流输电：1）并联多端直流输电⽅式2）串联多端直流输电⽅式（3）⾼压直流输电的特点1：优点：1)经济性（输电距⼤于等价距离时，采⽤直流输电更经济）2)、互连性（采⽤直流对交流系统进⾏互连时，不会造成短路容量增加，有利于防⽌电流系统故障扩⼤）3)、控制性（直流输电的快速可控特点，可⽤于所连交流系统的稳定与频率控制）2：缺点：（1）直流输电换流站的设备多、结构复杂、造价⾼、损耗⼤、运⾏费⽤⾼、可靠性也较差。
（2）换流器在⼯作过程中会产⽣⼤量谐波，处理不当流⼊交流系统中的谐波就会对交流电⽹的运⾏造成⼀系列的问题。
（3）对于传统的电⽹换相直流输电在传送有功功率的同时，会吸收⼤量⽆功功率，可达有功功率的50%--60%。
（4）直流输电接地极、直流断路器等问题，存在没有很好解决的技术难题。
（4）⽬前已投运20个直流输电⼯程1、⾈⼭⼯程2、葛南⼯程3、天⼴⼯程4、三常⼯程5、嵊泗⼯程6、三⼴⼯程7、贵⼴I回⼯程8、灵宝⼯程9、三沪⼯程10、贵⼴II回⼯程11、⾼岭背靠背⼯程12、德宝⼯程13、云⼴特⾼压⼯程14、向上⼯程15、呼辽⼯程16、宁东直流⼯程17、⿊河背靠背⼯程18、青藏⼯程（5）轻型直流输电基于电压源换流器的VSC直流输电也称为⾃励式直流输电、轻型直流输电或柔性直流输电。
VSC直流输电的特点：1）电压源换流器为⽆缘逆变，对受端系统没有要求，故可⽤于向⼩容量系统或不含旋转电机的负荷供电2）只需在交流母线上安装⼀组⾼通滤波器即可满⾜谐波标准要求，⽆须安装直流滤波器和平波电抗器3）不会出现换相失败故障4）模块化设计使VSC直流输电⼯程缩短⼯期5）可实现⽆⼈值班或少⼈值守运⾏6）控制器可根据交流系统的需要实现⾃动调节，所以两侧电压源型换流器不需要通信联络，从⽽减少通信的投资及运⾏维护费⽤7）可不安装换流变压器，同时可简化开关，从⽽进⼀步降低造价。
直流电机并联二极管的作用
直流电机并联二极管的作用
直流电机是一种常见的电机类型，其运行时需要接入一个电源。
然而，在直流电机停止运转后，由于电机的旋转惯性，其转子还会继续转动一段时间，直到消耗完电机的动能为止。
这种现象被称为“回馈效应”或“后励”。
在某些情况下，直流电机的回馈效应会造成一些问题，例如烧坏电机、短路、电源电压降低等等，这些问题都可能导致设备故障或损坏。
为了解决这些问题，通常需要在直流电机两端并联一个二极管，以提供一条低阻抗回路，使电机的能量能够通过此回路迅速而安全地释放。
这个并联二极管被称为“自由轮二极管”或“反向二极管”，其作用是让电机的回馈能够顺利地流回电源，以防止电机运行时的不稳定或破坏性的后效应。
当电机停止运行时，自由轮二极管的正极连接在电机的正极上，而负极连接在电机的负极上。
这样，当电机需要放电时，自由轮二极管会自动导通，提供一个低阻抗通路，使电机的能量能够迅速地回流到电源中，从而防止电机内部出现过电压现象。
在工业自动化控制系统中，常常需要使用直流电机。
在保护直流电机运行的同时，必须采取一些预防措施以避免电机出现问题或损坏。
在这种情况下，通过并联二极管，可以有效地控制电机的反馈效应，并将电机的能量安全地回输到电源中，从而保护设备的安全运行。
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摘要：
地铁直流牵引回流系统是由钢轨、回流电缆、轨电位装置、单向导通装置、排流柜以及隧道结构钢筋等组成的。
本文将按照常规回流和故障回流两种情况，分析直流牵引回流系统各部分组成和相互之间的配合。
关键词：直流牵引，常规回流，故障回流，迷流，框架
1前言
直流牵引与交流牵引相比具有辐射干扰低、绝缘防护要求等级低、运行方式易调整、供电连续可靠、保护设置相对简单和实现高品质再生制动，以及不存在分相问题等优点，因此，在国内外地铁行业得到广泛应用。
直流牵引系统可简单划分为牵引电源、牵引负荷和牵引回流三个子系统。
牵引电源部分包括整流变压器(RCT)、整流器(RC)、正极直流母排（B+）和负极直流母排（B-）；牵引负荷主要指电客车；牵引回流系统是由回流钢轨（R）、回流电缆、轨电位限制装置（RVLD）、单向导通装置(DT)、排流柜(DR)以及隧道结构钢筋等组成的，各部分相辅相成，共同构成了牵引电流的回流通路，保证牵引电流常规情况和故障情况下都能顺利回流到电源负极。
2常规回流
常规情况，直流牵引电经整流器输出至
牵引所正极直流母排B+，再经馈线开关和上网刀闸将牵引电输送至接触网；电客车经受电弓从接触网上引入直流牵引供电，经电客车内主逆变器负极流出至电客车的轮对；电客车轮对再将主逆变器负极的电在图1中的A点传至与其直接接触的回流钢轨；由于回流钢轨与道床之间有一层绝缘性能良好的橡胶垫，因此大部分回流都经过钢轨回流Ic流至牵引所附近的B点，只有一小部分回流通过绝缘不良的地方流入道床或隧道结构，这部分电流则形成了地铁杂散电流Is；在B点附近，钢轨回流Ic直接通过回流电缆流回牵引所负极直流母排（B-），杂散电流Is
则经过具备单相导通功能的排流柜DR流回牵引所负极直流母排（B-），至此，完成一个完整的牵引回流过程。
3故障回流
3.1回流能力不足情况下的回流
在以下两种情况下会引起牵引回流能力的不足：1）当地铁线路上行车密度超过设计密度；2）回流电缆部分或全部由于某种原因不能导电。
此时，大部分牵引电流仍将以常规回流的形式，流回牵引所负极直流母排。
但由于回流通路不畅，从电客车轮对流至钢轨上的电荷将不断的累积，从而引起钢轨电位的抬升。
当钢轨电位抬升至轨电位限制装置的整定值时，RVLD内的接触器将会闭合将钢轨与变电所内接地网连通，将这部分无法顺利回流的电荷排入地铁接地系统，从而使钢轨电位下降至人体的安全电压以下。
这两部分非常规回流最终都将在经杂散电流收集装置由排流柜DR回流至牵引所负极直流母排，形成完整的牵引回流过程。
3.2接触网对地或钢轨短路故障时的回流
当发生接触网对钢轨短路故障时，直流牵引供电的回流路径与本文3.1节中回流能力不足情况下的回流相同，只是回流电流大了数倍。
当发生接触网对地短路故障时，由于道床的电位相对钢轨高出数倍，所以大部分故障电流会经过绝缘薄弱的地方由道床流入钢轨，再按照本文3.1节中回流能力不足情况下的回流方式，回流至牵引所负极直流母排，形成完整的牵引回流过程。
3.3变电所内直流牵引系统短路故障时的回流
牵引变电所内的直流牵引供电设备都设计和安装在同一房间内，所有设备的柜体外壳对地绝缘安装并用电缆连通形成一个保护人员的框架（如图1中虚线框所示），该框架在负极柜内经小电阻与变电所接地系统连接。
当发生整流器正极对外壳短路、直流开关电气部分对外壳短路时，所有短路电流都将经过负极柜内的小电阻流入接地系统（框架保护模块通过检测该电流的大小来启动框架保护，以切断故障电源并隔离故障），最后经排流柜DR回流至牵引所负极直流母排，形成完整的牵引回流过程。
4结束语
地铁直流牵引回流系统各部分相辅相成，共同构成了牵引电流的回流通路，以保证牵引电流常规情况和故障情况下都能顺利回流到电源负极。
因此，在地铁运营过程中，应该注意以下三点：
1）避免长期通过轨电位限制装置将钢轨和接地系统接通，并以此作为解决车站轨电位限制装置频繁动作的处理方法。
虽然该方法可以有效降低钢轨电位，防止电压型框架保护误动作，同时也大量减少运行人员对该装置复归和检查的工作量，但该方法大幅度增大了车站建筑范围内的迷流，对建筑内结构钢筋的电腐蚀危害极大，直接威胁地铁建筑的安全使用寿命。
2）避免长期退出排流柜运行，以保证杂散电流主收集回路的畅通。
投入排流柜运行会将原来负极母排的负电位降低至接近零电位,因钢轨纵向电压的钳制作用使得两牵引变电所间钢轨的最高对地电位增加了一倍,两牵引变电所间几乎成为阳极区。
简单看杂散电流总量增加了近4倍，使得区间内的钢轨的腐蚀将有所增加，但该方法却为流入道床和隧道结构等处的杂散电流提供了畅通的回流路径，会大大减少杂散电流对地铁结构建筑内钢筋的电腐蚀。
综合来看，投入排流柜，更有利于地铁的长期安全。
3）避免将高架段线路上接触轨避雷器的负极直接连接到道床或桥墩上，应与钢轨直接连接。
若将避雷器负极连接到道床或桥墩上，在避雷器发生内部短路故障时，故障电流将无法正常回流，该供电分区相对应直流馈线开关的保护可能无法正常动作，将直接影响调度和维修人员对故障的判断或处理。
据悉广东某条高架段地铁线路曾多次出现避雷器内部缺陷引起接触轨金属性接地事故，而故障时仅靠近故障点侧直流馈线开关的电流上升率di/dt保护误动作。
同时考虑到高架段线路上接触轨的安装高度较低，而且上方安装有绝缘防护罩，从近几年国内的运行经验来看，接触轨极少发生雷击事故，因此将高架段接触轨避雷器的负极与钢轨直接连接，更有利于牵引供电系统的安全运行。
参考文献
[1]马洪儒北京地下铁道的杂散电流腐蚀与防护[Ｊ]城市轨道交通,1990(1):11～19
[2]ＣＪＪ49—1992地铁杂散电流腐蚀防护技术规程[Ｓ]
[3]黄德胜地铁牵引供电系统保护《都市快轨交通》2005年06期。