怀化铁路枢纽地区接触网谐振过电压的形成与治理研究

针对2018年以来怀化铁路枢纽地区频繁发生接触网谐振过电压导致的电力机车高压电气设备阻容吸收装置烧损、避雷器炸损、变流器直流过电压等故障,文章对该枢纽地区的牵引供变电系统接触网环境,和谐型机车网侧变流器谐波电流成因及常见机车故障进行了理论分析和现场实测,提出了增设地面高次谐波滤波装置和机车变流器网压传感器滤波环节的谐波治理方案和机车防护措施,上述方案和措施实施后取得良好的谐振过电压抑制效果。     

金属氧化物避雷器对牵引网谐波过电压的响应分析

电气化铁路牵引网谐波过电压可以达到很高数值。以实测的牵引母线电压为数据源,仿真分析变电所避雷器和机车避雷器在该过电压激励下的电流响应和热量累积效应,以采取相应措施有效避免避雷器故障,保障供电设备运行安全。     

一起HX_D3C型机车避雷器炸裂故障分析及预防措施

避雷器是保护电力机车高压设备免受大气过电压及操作过电压侵害的重要保护设备。文章针对一起HXD3C型机车避雷器炸裂故障,结合避雷器工作原理对故障原因进行分析,提出了相应的故障预防措施,确保及时掌握避雷器工作状态,预防同类故障再次发生。     

一种考虑山区路段牵引网电压波动及谐波治理的车载储能型解决方案

针对高速铁路山区路段列车运行特性导致的牵引网电压出现抬升与降落及网侧谐波含量较高易引起牵引网谐振过电压的问题,提出一种基于车载储能系统的解决方案.首先提出考虑牵引网电压波动的车载储能系统拓扑,并根据储能系统SOC及列车实时功率对储能系统的工作状态进行划分.其次研究山区路段列车行车致使牵引网电压波动的机理,在此基础上分析储能系统对牵引网电压的补偿原理.进一步研究了基于车载储能系统的牵引网谐波电流治理方案,并根据控制目标研究储能系统中四象限变流器及双向DC/DC的控制策略.通过多工况下仿真测试,验证了所提拓扑及控制策略在山区路段出现的因列车运行特性引起的牵引网电压波动及牵引网谐波电流引起谐振过电压的治理效果.仿真结果表明,本文所提方案能有效抑制因列车工况引起的山区路段牵引网电压波动,并改善牵引网侧谐波电流,抑制谐振过电压的发生.     

新型高压真空间隙避雷器研究

电气化铁路牵引供电系统目前广泛采用的氧化锌避雷器性能不稳定、防雷效果较差,并且常常发生爆炸事故,对于氧化锌避雷器存在问题的原因进行了全面分析,提出了研制新型高压真空间隙避雷器的解决方案,使之具备冲击残压低,耐受大电流冲击能力强、工频泄漏电流低,环境影响小,性能稳定,寿命长,免维护的优点,提高牵引供电系统过电压的防护能力。     

SS_4改型机车牵引绕组RC过电压吸收电阻烧损原因分析及改进措施

针对SS4改型机车主变压器牵引绕组RC过电压保护电路中电阻装置烧损的故障,分析其故障原因,并提出通过改变电路中的电容参数等措施解决过电压吸收电阻频繁烧损的惯性问题。     

牵引变流器撬棒保护电路研究

针对牵引变流器IGBT器件失效故障导致炸损等严重后果的现状,分析了几种常见的IGBT功率模块失效模式,介绍了撬棒保护电路和原理,从电路分析和能量密度仿真角度定性和定量对比了各种失效模式下有无撬棒保护电路的差别,对于防止由于单管短路进而导致桥臂直通、降低故障IGBT功率模块损伤范围、防止已短路失效IGBT器件炸损,通过试...     

SS4改型机车牵引绕组RC过电压吸收电阻烧损原因分析及改进措施

针对SS4改型机车主变压器牵引绕组RC过电压保护电路中电阻装置烧损的故障，分析其故障原因，并提出通过改变电路中的电容参数等措施解决过电压吸收电阻频繁烧损的惯性问题。     

高速铁路牵引供电系统避雷器预防性试验方法研究

在牵引供电系统中,避雷器作为保护牵引供电系统免受过电压侵害的重要设备,应用非常普遍,其本身的电气性能对于牵引供电系统可靠运行非常重要,避雷器带病运行将对整个系统安全构成严重威胁。本文对某高速铁路牵引供电系统中不同部位避雷器的电气结构进行分析,以期在最小环境干扰和最少拆解工作的条件下严格执行预防性试验规程,并从运行维护和试验角度提出合理化建议,为其他电气设备的预防性试验方法提供参考。     

接触网安装避雷器的防雷效果研究

研究目的:雷电过电压严重威胁电气化铁路牵引供电的可靠性,在接触网上装设避雷器是降低雷害的措施之一。但接触网避雷器的防雷效果还没有可供参考的理论分析。本文以我国接触网绝缘子的绝缘强度和雷电流的概率分布为基础,运用接触网雷击跳闸的概率模型计算比较接触网是否安装避雷器的雷击跳闸情况。研究结论:通过研究分析表明:由于电气化铁路接触网外绝缘水平较低,容易在雷电过电压下发生支柱绝缘子连续闪络是一个显著的特点,在分析接触网耐雷水平和各种防护措施的效果时忽略这一特点都会带来很大的误差。避雷器并不适合广阔区间的分散式的防雷方式,而是在雷击比较密集的地点采取密集的安装方式才能取得很好的防雷效果。     

交直交机车谐波特性及其诱发过电压的治理

针对现代铁路大量采用交直交电力机车后,在牵引供电系统中频繁出现的设备绝缘击穿、避雷器爆炸、变电所跳闸、牵引网接触线烧损等问题,利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立分布参数的牵引网模型和变流器-电机联合控制的电力机车模型,研究分析牵引网长度、机车位置与不同谐波阻抗测量点阻频特性的关系;牵引功率和牵引网电压对交直交电力机车谐波特性的影响。基于以上两点总结谐振过电压的分布特点,利用GA算法优化高通滤波器的参数并仿真分析不同安装位置时的谐波电压分布情况,得出在变电所出线安装可使电压畸变率降为0.35%,满足公用电网电能质量3%的指标,且有充足的安全裕量。     

计及绕组波过程的牵引变压器防雷分析

雷电冲击过电压有较大的幅值及陡度,侵入牵引变电所会对主变压器的绕组纵绝缘造成危害。为研究雷电侵入波对牵引变压器的影响,建立牵引变电所EMTP暂态模型,考虑雷击进线杆塔时,分析有无避雷器保护对牵引变压器上过电压参数的影响。安装避雷器后,变压器上的过电压幅值降低到最大允许耐压值以下,但其陡度减小幅度较小,对牵引变压器绕组的绝缘安全存在威胁。通过建立基于时域有限差分法的绕组多导体传输线模型,分析变压器绕组在雷电波入侵时的波过程。结果表明,雷击引起变压器绕组极不均匀电压分布,且前端绕组过电压幅值及振荡频率较高,存在绝缘隐患,应针对该位置进行重点保护。     

大包线机车过关节式电分相过电压测试及分析

大包线自开通运营以来,频繁发生过电压引起HXD型电力机车惩罚制动。对大包线过电压进行现场测试及分析,结果表明过电压与中性段对地等效电容中储存的电磁能量有关,电力机车通过电分相时等值电路在结构上也会发生大的变化,在此暂态过程中形成高阶振荡电路产生了过电压。通过对测试的过电压波形进行频谱分析,可以排除高次谐波谐振过电压的原因。过电压的产生和机车型号无关,只是由于不同型号的电力机车采用了不同的过电压保护措施,机车过分相过电压时才显现不同的故障现象。氧化锌避雷器和RC过电压吸收装置能够有效地抑制电力机车通过关节式电分相时产生的过电压。     

高速列车接地系统对车体电流及过电压分布的影响分析

高速列车独特的轮轨耦合移动接地系统在其行车安全方面起到关键作用,不合理的接地设置无法有效降低车体暂态过电压幅值,会造成设备绝缘击穿,同时,窜入车体的环流会恶化车载设备、轴承的电磁环境,车载设备与人员安全也需要得到充分保障。因此,对高速列车的移动接地系统性能研究,需要兼顾接地电流与车体过电压两项重要指标进行优化改进,服务于提升动车组长期的服役性能。以吸上线区间和电分相区间的“车-所-网”供电和回流系统为例,对动车组车载设备进行参数测量,对“车-所-网”供电系统进行等值计算。基于车载关键设备的实测阻抗参数,构建“车-轨-网”牵引供电系统的等效电路模型,研究车载牵引供电系统高压侧操作过电压特性以及车体过电压的传播规律,解析列车接地系统对车轨环流及车体过电压分布的影响机制,并结合接地回流及车体过电压两方面指标,对比不同接地阻抗参数及布局方式对车体过电压与车轨环流的影响规律。最终,获得一套基于调整电阻、电感以及接地方式的平衡了电压与电流的优化方案。     

高速铁路雷击跳闸率的研究

介绍了牵引网电气几何模型,并利用暴露距离分别计算了牵引网系统中各导线遭受雷击的概率,并推导了相关计算公式,对加强线采取避雷器前后牵引网雷击跳闸率进行了计算,由于该模型充分考虑了牵引网实际几何参数,因此其计算结果对高速铁路的防雷保护有一定的参考价值。     

电气化铁路末端串联补偿牵引网继电保护研究

分析复线单边供电方式下牵引网末端串联补偿引起的继电保护死区以及无选择性动作等问题,基于末端串联补偿牵引网的阻抗特性,提出变电所馈线阻抗保护的整定计算方法和分区所偏移叠加阻抗保护特性,分析末端串联补偿过电压保护装置作用下牵引网继电保护配合策略,实现末端串联补偿牵引网继电保护的合理配合关系,使设有末端串联补偿的牵引网继电保护配合关系以及选择性、速动性、可靠性与无补偿牵引网相同,解决电气化铁路牵引网末端串联补偿工程应用遇到的问题。     

南昆线潞城乡区间串补装置故障分析及对策

针对南昆线潞城乡区间由于串补装置的性能不可靠，造成网压大幅高度波动对电力机车正常运行带来影响的问题。根据电路原理、电机学、高电压技术和电力拖动的基本理论，分析了电压变化引起的牵引供电故障原因，并提出了适当提高串补放电间隙动作电压、缩短串补装置至供电臂末端的距离、将原串补装置处的四跨绝缘锚段关节改为七跨式等相应对策，以减少故障的发生。     

基于模态分析的牵引供电系统谐波谐振过电压研究

针对高铁牵引供电系统的谐振过电压问题,通过分析其谐波特性,综合考虑线路集肤效应及分布参数的特性,研究由接触网、馈线、钢轨回路(包括大地)、回流导线以及牵引变电所至接触网的馈电线等构成的牵引网的参数计算方法,建立牵引网线路等效模型,使用该模型计算牵引网线路参数;采用模态分析方法解耦牵引网与电力机车的耦合关系,确定基于车网耦合的牵引供电系统的谐波谐振次数、电压波形、影响范围等数据以及所引起的牵引网过电压机理;通过EMTP-ATP软件建立基于AT供电方式与CRH2型动车组的车网耦合仿真模型,得到牵引网网压状态.通过与实测的机车负荷、谐波电流等数据对比可知,仿真结果与实测数据分析结果一致,验证了该方法的正确性.     

基于Petri网模型的牵引电动机可靠性定量分析

为了综合分析国产内燃机车直流牵引电动机的常见故障及其对电机可靠性的影响,建立了牵引电动机故障及原因Petri网模型。通过该模型完成了牵引电动机故障及原因的定量分析与排序,找出了影响牵引电动机可靠性的2个主要因素:一是来自轨道及传动齿轮啮合引起的机械振动;二是电机随使用年限的增长导致固有可靠性下降。这一结论对牵引电机生产厂家和运用部门提高牵引电动机的可靠性具有一定借鉴意义。     

香港地区电气化铁路直流电力牵引系统电力电缆的雷电过电压分析

针对香港地区的电气化铁路直流电力牵引系统,采用电力系统仿真计算软件EMTP研究直流电力牵引系统中电力电缆上的雷电过电压.在分析直流电力牵引系统结构的基础上,分别构建接触网、支柱与其他竖直导体、绝缘子、避雷器和接地电极的电路仿真模型,搭建了1个完整的直流电力牵引系统EMTP仿真模型.在建模过程中考虑了土壤的非线性离子化特性和绝缘子的闪络特性.以香港地区某电气化铁路的牵引系统为例,计算不同雷击位置下电缆槽中电力电缆上的雷电过电压,分析发生绝缘闪络的风险和支柱接地电阻对电力电缆上雷电过电压的影响,建议降低支柱接地电阻以有效减小电力电缆上的雷电过电压.