高速動(dòng)車(chē)組升降弓暫態(tài)過(guò)電壓形成機(jī)理與抑制方法研究.pdf

1、高速動(dòng)車(chē)組以其運(yùn)行速度快、運(yùn)載量大、能耗低、安全性能高等優(yōu)勢(shì)在中國(guó)得到迅猛發(fā)展。隨著列車(chē)運(yùn)行速度的不斷提升，列車(chē)牽引功率及牽引電流逐漸增大，運(yùn)行過(guò)程中過(guò)分相、升降弓、斷路器操作等頻率也越來(lái)越高，導(dǎo)致動(dòng)車(chē)組過(guò)電壓沖擊頻繁產(chǎn)生，可能造成列車(chē)高壓設(shè)備絕緣擊穿，導(dǎo)致列車(chē)停運(yùn)等事故。此外，由于動(dòng)車(chē)組車(chē)頂高壓電纜布局復(fù)雜，跨越距離長(zhǎng)，屏蔽層接地點(diǎn)與列車(chē)車(chē)體相連，當(dāng)受電弓動(dòng)作時(shí)，電纜線芯與屏蔽層的感應(yīng)電壓通過(guò)電纜屏蔽層接地點(diǎn)耦合到列車(chē)車(chē)體上，并傳播到

2、相鄰車(chē)廂。一方面，車(chē)體浪涌電壓可能引起電磁騷擾或使車(chē)載控制、通信系統(tǒng)邏輯混亂，甚至造成車(chē)載設(shè)備的絕緣擊穿;另一方面，車(chē)體上浪涌電壓易造成轉(zhuǎn)向架軸承箱絕緣擊穿，導(dǎo)致?tīng)恳娏髁鬟^(guò)軸承，引起軸承電腐蝕，嚴(yán)重威脅列車(chē)運(yùn)行及乘客人身安全。
　　基于“牽引變電所—接觸網(wǎng)—高速動(dòng)車(chē)組—鋼軌”系統(tǒng)，考慮動(dòng)車(chē)組高壓設(shè)備布局及其接地情況，對(duì)高速動(dòng)車(chē)組升降弓暫態(tài)過(guò)電壓進(jìn)行了研究。理論上分析了列車(chē)升降弓瞬間高壓設(shè)備上暫態(tài)過(guò)電壓及車(chē)體上浪涌電壓的形成機(jī)理、

3、幅值范圍以及振蕩周期等特性，解釋了電纜末端折反射效應(yīng)。列車(chē)升弓瞬間，受電弓與接觸網(wǎng)靜態(tài)接觸，電纜寄生電容被充電，與牽引系統(tǒng)內(nèi)部電源等效電阻電感產(chǎn)生振蕩形成過(guò)電壓。列車(chē)降弓瞬間，列車(chē)主電路內(nèi)部?jī)?chǔ)存的能量在電纜寄生電容、電壓互感器勵(lì)磁電感間形成振蕩產(chǎn)生過(guò)電壓，過(guò)電壓幅值主要與列車(chē)主電路自振蕩頻率及接觸網(wǎng)網(wǎng)壓相位角有關(guān)。
　　利用OrCAD/PSPICE電路仿真分析軟件，建立了“車(chē)—網(wǎng)—所”分布參數(shù)下的升降弓過(guò)電壓仿真模型，研究了車(chē)頂高

4、壓設(shè)備暫態(tài)過(guò)電壓及車(chē)體上浪涌電壓的幅值范圍、振蕩周期及持續(xù)時(shí)間等特性，分析了車(chē)頂高壓電纜末端折反射情況。通過(guò)仿真分析可得:列車(chē)降弓瞬間受電弓弓頭上過(guò)電壓幅值約為升弓時(shí)的2.4倍;在升弓過(guò)程中，過(guò)電壓在高壓電纜末端形成折反射產(chǎn)生高頻振蕩，其末端過(guò)電壓幅值約為初始端的兩倍左右;升弓瞬間，車(chē)體上浪涌電壓幅值可達(dá)數(shù)千伏，而降弓瞬間車(chē)體上浪涌電壓幅值較小，僅為幾百伏。最后，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)高速動(dòng)車(chē)組升降弓瞬間車(chē)體上浪涌電壓進(jìn)行了測(cè)試，通過(guò)對(duì)比仿真與試驗(yàn)數(shù)據(jù)