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研究生:鄭瑋瑜
研究生(外文):Wei-yu Cheng
論文名稱:高雄捷運系統諧波與雜散電流之研究
論文名稱(外文):Harmonic Current and Stray Current for Kaohsiung MRT System
指導教授:陳朝順陳朝順引用關係
指導教授(外文):Chao-Shum Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:電機工程學系研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:99
中文關鍵詞:雜散電流高雄捷運諧波
外文關鍵詞:stray currentharmonicKaohsiung MRT
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本論文以高雄捷運系統路網為研究對象,探討在現有軌道定線與營運條件下,建立交直流供電網路及車載IGBT 構成之變壓變頻系統(VVVF)之電力電子模型,除分析尖離峰不同時間點各列車之功率需求,進行含VVVF 及牽引變電站(TSS)電力電子元件之直流潮流分析外,並探討所有TSS 功率及諧波電流之時變性。求解牽引動力所產生之諧波電流造成所有匯流排之諧波失真度與對捷運系統重要設備之影響。
針對雜散電流部份,本研究將建立含TSS、第三軌、運行軌、軌道、雜散電流收集網、軌道與土建、土建與大地之絕緣,建立雜散電流分析之等效模型,並考慮沿線之公共管線分佈,探討捷運系統運轉所造成之雜散電流,並分析其對公共管線所造成之影響並提出改善對策。
This thesis is to investigate the power quality problems for KMRT system and to derive the optimal strategy to mitigate the harmonic distortion. The mathematical models of dc network which includes the TSS, 3rd track and VVVF Converters will be derived. Based on the power system network configuration, the operation schedule and annual ridership of KMRT system, the ac/dc load flow analysis is executed to find the power demand and current harmonic components for each TSS and each BSS. The harmonic load flow analysis is then performed to solve the voltage harmonic distortion. The optimal planning of harmonic filters will be derived so that the proper locations and years for the harmonic filters to be committed can be determined. The active filters and high pass filters as well as the band pass filters are all considered in the study to achieve the best cost effective for harmonic filter investment.
This thesis will also to analyze in the stray current for mass transit system the mathematical models of TSS rectification stations, 3rd rail, running rail, the insulation resistances between running rail, MRT structure and grounding are included in the computer simulation. The variation of stray current for the peak and off peak operation of KMRT system over each study year is derived. The sensitivity analysis of stray current with respect to the insulation level of running rail is executed . The nearby public pipes of the MRT network will be used for the analysis of cathode corrosion due to the stray current. Different strategies to mitigate the stray current are investigated.
目 錄
中文摘要 i
英文摘要 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 論文內容概要 3
第二章 捷運供電系統與電力潮流分析 5
2.1 前言 5
2.2 捷運供電系統架構 7
2.2.1 主變電站 8
2.2.2 牽引動力變電站 9
2.2.3 車站變電站 11
2.3 列車自動控制與電聯車運動方程式 11
2.4 電聯車電能消耗模擬分析 15
2.5 無中間相變壓器的12脈波非控制型整流變壓器模型 16
2.6 交/直流系統負載潮流分析 21
2.7 高雄捷運橘線供電系統模擬分析 25
第三章 捷運系統諧波失真改善 29
3.1 前言 29
3.2 捷運系統諧波潮流分析 31
3.2.1捷運系統諧波模型的建立 31
3.2.2諧波失真分析 32
3.3 隨機諧波潮流 38
3.4 被動式濾波器設計 42
3.5 捷運系統諧波失真改善 45
3.6 本章結論 48
第四章 捷運系統雜散電流分析與改善策略 50
4.1 前言 50
4.2 陰極腐蝕與雜散電流 51
4.2.1腐蝕 51
4.2.2雜散電流定義與來源 52
4.3 捷運系統接地系統架構說明 54
4.3.1接地系統分類 54
4.3.2高雄捷運接地系統雜散電流防治機構 58
4.4 捷運系統直流電路模型 63
4.5 雜散電流模擬分析 65
4.6 雜散電流改善策略 74
4.7本章結論 81
第五章 結論與未來研究方向 82
5.1 結論 82
5.2 未來研究方向 83
參考文獻 85
參考文獻

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