基于改进Mayr模型的弓网离线电弧仿真分析

弓网离线电弧对受电弓滑板和接触网导线具有烧饬作用,严重危害列车的运行安全。首先介绍Mayr电弧模型,并基于能量平衡理论和横向吹弧理论,对弓网离线电弧弧柱的能量过程进行数学分析,研究高速气流对电弧耗散功率的影响。确立电弧耗散功率Ploss和车速v、电流I和离线间距l之间的函数关系,对Mayr电弧模型进行改进。然后运用Simulink仿真软件,搭建改进的Mayr电弧模型。最后对比分析弓网离线电弧仿真波形和实验波形,验证搭建的弓网离线电弧模型的合理性。结论如下:随着列车运行速度提高和离线间距的增大,气流对电弧的吹弧作用更加显著,电弧耗散功率增加,燃弧尖峰电压和熄弧尖峰电压增大。     

负载特性对弓网电弧能量的影响

随着列车运行速度的提高,弓网离线现象愈来愈严重,弓网电弧频繁发生,弓网电弧烧蚀受电弓滑板和接触网导线,其烧蚀程度与弓网电弧能节的大小密切相关.利用弓网电弧模拟试验系统研究不同负载功率因数、牵引电流时弓网电弧的电压电流,分析弓网电弧的平均燃弧时间与牵引电流和负载功率因数的关系、弓网电弧能量与负载功率因数的关系.研究结果表...     

弓网电弧磁流体动力学模型

弓网电弧在接触面上产生的瞬时高温是造成接触面材料烧蚀的主要原因。研究弓网电弧的温度分布特征,有助于改进接触面材料,增强其耐电弧侵蚀能力,进而提高弓网系统服役性能。本文基于磁流体动力学(MHD)理论,考虑电弧的物理参数以及电磁、热和辐射等现象,建立弓网电弧数学模型。通过对流体力学计算软件FLUENT进行二次开发,计算了静态弓网电弧弧柱区域和两极板表面的温度分布。结果表明:电弧极板表面温度低于电弧弧柱温度,受电弓滑板表面温度高于接触网导线表面温度;提高滑板材料的热导率能够有效降低电弧发生时受电弓滑板表面的温度。     

列车运行速度对弓网电弧电气特性的影响研究

列车速度的提高加剧弓网电弧的产生,影响高速铁路的安全稳定运行。基于经典的Cassie和Mayr电弧模型,考虑电弧长度、列车速度对电弧横向吹弧耗散功率的影响,对Cassie-Mayr串联电弧模型进行改进;通过模拟实验和仿真结果对比,验证模型的正确性。建立牵引供电系统实际参数模型,分析离线时间和列车运行速度对电弧电压、电流的影响;对比列车速度为100、400 km/h时的弓网电弧伏安特性曲线。结果表明,弓网电弧电压随离线时间、列车速度的增大而增大。当燃弧时间0～100 ms内、运行速度为100 km/h时,起弧电压幅值从35 V增大到137 V;当速度增大至400 km/h,起弧电压从37 V增大到386 V。     

高速铁路弓网电弧试验系统

高速动车组通过弓网电接触获取电能。随着动车组运行速度的提高,受轨道不平顺、接触网波动以及受电弓弓头振动等因素的影响,弓网电接触状态恶化,使得弓网电弧频繁发生,弓网电弧对接触网导线、受电弓滑板侵蚀严重,影响受流质量,制约动车组速度进一步提升,因此有必要对弓网电弧进行系统研究。本文分析弓网滑动受流过程,研制一套弓网电弧试验系统。该系统能够模拟弓网柔性平直接触、滑板"Z"字形运动及垂向沉浮运动等弓网运动状态。并利用该系统对弓网接触电阻和电弧电气参数、形貌特征进行试验研究。     

交流25kV电力机车受电弓升弓和降弓电磁辐射特性研究及局部改善措施

受电弓在升降弓时与接触网间发生电弧放电现象,产生电磁骚扰是引起动车组敏感设备故障的重要原因。为考察受电弓升弓和降弓的电磁辐射特性,首先基于CRH380BL动车组实测参数,建立受电弓升降弓等效电路模型,从理论上分析电弧能量与时间的耦合关系;其次基于电磁场镜像理论,推导受电弓升弓电弧持续时间与降弓电弧持续时间的关系;最后根据GB/T 24338.2-2011标准,通过实测CRH380BL动车组升降弓电磁辐射,对理论分析结果进行实验验证;并提出相应的局部改善措施。验证结果表明,受电弓升弓产生的电磁辐射普遍大于降弓产生的电磁辐射,且弓网电弧的电磁辐射主要集中在3～5 MHz频段内,验证了理论分析模型的正确性。     

升弓过程中弓网电弧及接触线温升特性分析

当高速列车在站点启动升弓时,车体本身处于静止状态,此时受电弓与接触网(简称弓网)之间发生空气击穿产生的电弧会定点长时烧蚀接触网导线材料,弓网电弧的热侵蚀作用会严重影响接触网导线的服役性能,严重时可导致接触网导线断线故障.因此,研究升弓过程中弓网电弧的燃弧过程中接触网导线的温度分布特性,对减轻弓网电弧对接触网导线的烧蚀,...     

弓网离线的电气特性分析

随着现代高速列车的速度不断提高,弓网离线越来越严重.这不仅影响列车受流,还会对电气设备造成损害,其原因在于离线瞬间弓网电气特性发生变化.弓网离线实验装置实现弓网离线电气参量的测量,分析离线瞬间的弓网电气特性.实验结果表明:离线瞬间受电弓电压发生突变;正弦周期内不同时刻离线电流变化情况各异;离线瞬间弓网间电阻随弓网拉开距离的增大而增大,熄弧后变为无穷大.     

高速动车组降弓浪涌过电压分析

高速动车组受电弓降弓过程产生的暂态过电压,严重威胁车载电气设备的安全运行。基于某型动车组的实体与接地方式,构建了高速动车降弓过程的等效电路分析模型,分析了车体浪涌过电压特性以及接地电阻、互感器、降弓瞬间电压相位对其幅值的影响。结果表明:高速动车组降弓时,各个车体过电压波形基本一致,最高过电压幅值达到4.7KV;过电压随接地电阻增大而增大,其中接地电阻取0.5Ω较为合适;同时电压互感器电感值越大,车体过电压峰值越大;接触网网压相位为90°、270°时,降弓过电压幅值最大。以上结论为提出降低车体浪涌过电压的措施提供了理论基础。     

刚性接触网下120km/h地铁列车弓网燃弧分析

针对广州地铁3号线北延段刚性接触网下120 km/h地铁列车弓网连续燃弧问题,分析了燃弧产生原因,建立弓网系统仿真模型,从受电弓、接触网两方面进行仿真计算,提出适合120 km/h地铁列车运营的受电弓和接触网参数。通过运营线路试验验证,取得良好效果。     

动车组弓网离线放电电磁骚扰源模型研究

基于接触线的振动微分方程,得到弓网离线时放电电弧等效电路时变电阻和时变电感与动车组速度的关系,在此基础上结合动车组牵引供电系统等效电路,建立动车组弓网离线放电电磁骚扰源模型.通过Matlab/Simulink仿真软件得到不同傅里叶级数下弓网离线时动车组车体馈电端骚扰电压的仿真波形,并与实测结果对比.结果表明:取傅里叶级数大于4即可保证仿真的准确性,验证了模型的正确性;弓网离线产生的骚扰电压呈周期性变化,动车组的速度越高,骚扰电压的变化周期越短,而放电频率和骚扰电压幅值越大,骚扰电压与动车组速度为指数函数关系.     

弓网交流熄弧技术研究

弓网拉弧是机车运行过程中不可避免的现象,并且伴随列车速度的提高接触网与受电弓之间的接触性压力变化加剧,受电弓与接触线分离必然产生拉弧,同时降低受流质量,对滑板和接触线的电磨耗也加大;如果发生长时间离线,对机车运行也将产生影响,甚至需要重新启动机车,对机车的寿命整体运行安全和寿命都会带来负面影响。虽然拉弧现象是需要避免的,但完全消除电弧的产生在目前的技术和经济条件下没有必要。     

弓网分离时刻牵引电流相位对弓网离线电磁骚扰影响研究

弓网离线电弧引起的电磁辐射，是列控系统主要的电磁骚扰源之一。为研究弓网离线时刻牵引电流相位对弓网离线电磁辐射特性的影响，在实验室中搭建弓网分离时刻电流相位可控的低压大电流弓网离线拉弧模拟试验平台，同步采集不同离线相位下的电弧电压、电弧电流及电磁辐射的时域波形数据，通过对电磁辐射时域信号进行快速傅里叶变换（FFT），分析离线相位对电磁辐射信号频域特性的影响规律。结果表明：弓网离线拉弧放电过程中，起弧和熄弧时刻的电磁辐射通常大于稳定燃弧时的电磁辐射；离线拉弧电磁辐射主要频段的中心频率约为4,7,15和25 MHz左右，且不同频段电磁辐射强度与弓网分离时刻的牵引电流相位相关，4和7 MHz骚扰信号峰值出现在270°相位发生离线时，15 MHz骚扰信号峰值出现在234°相位发生离线时，25 MHz骚扰信号峰值出现在306°相位发生离线时；离线时刻相位的随机性是导致弓网离线干扰故障随机性的重要原因之一。试验结果对于搭建测试平台进行故障复现、研究过分相区断路器的分合闸控制策略以降低电磁骚扰，具有一定的借鉴和启发。     

基于弓网电弧模拟试验装置的电弧研究

设计了一套弓网电弧模拟发生装置,该装置通过旋转轮盘与碳刷相对运动,产生旋转电弧,能够模拟受电弓与接触网的相对运动。系统试验最高电压80 V,负载电流8 A,试验测试了电弧对系统的电压、电流的影响,并采用LABVIEW软件对其进行了谐波分析。     

弓网离线电弧电磁干扰机理及防护

在铁路电气化区段中,弓网离线电弧产生的高频振荡脉冲是电气化铁道电磁干扰噪声的主要来源。针对电力机车高速运行时受电弓与接触线分离所产生的离线电弧,建立弓网电弧仿真模型,分析弓网电弧的频谱特征,在此基础上使用高频电磁仿真软件CST对机箱的电磁屏蔽性能(SE)进行仿真分析,旨在寻求更为有效的电磁防护措施。     

刚性供电网条件下120km/h地铁受电弓弓网动态匹配问题

针对广州地铁3号线北延项目出现的受电弓燃弧问题,对多个项目的受电弓应用进行对比分析,找到出现燃弧的可能原因,并通过弓网仿真计算,提出受电弓的改进措施及建议,以保证刚性接触网条件下120 km/h地铁受电弓弓网动态受流稳定性。     

基于能量守恒的弓网电弧建模研究

按照弓网电弧能量守恒微分方程,建立简单有效的弓网电弧确定性模型。在对牵引供电系统各组成部分进行参数计算的基础上,建立了牵引供电简化电路模型。将提出的弓网电弧模型以电流控制电压源形式直接接入牵引供电测试系统,对弓网电弧引起的电压波动问题进行仿真分析。仿真结果与实际系统动态特性完全相符,从而验证了模型的正确性。该仿真模型的建立,为理解弓网电弧非线性时变特性,研究弓网电弧导致的电力机车受流质量问题,进行谐波治理与弓网电弧抑制研究提供了研究基础。     

基于PMT电压一次积分值的城轨弓网电弧检测系统

为了能有效地检测出城市轨道交通列车运行中发生的弓网燃弧现象,设计了一种基于弧光中紫外波段日盲特性的城轨弓网电弧检测系统。首先,确定275～285 nm波段作为弧光日盲紫外检测法弓网电弧检测的特征光波段;其次,通过对光电倍增管(Photomultiplier tube,PMT)等效电路的分析,确定其阳极输出电压的一次积分值作为衡量弓网电弧强弱的特征量;最后按要求对系统各部分结构及主要参数进行了设计。该系统在兰州市轨道交通1号线进行了电弧检测试验,试验结果表明:该燃弧检测系统能够有效检测出燃弧现象、线性反应电弧的强弱,且不受自然光及列车运行方向的影响。     

对降雪导致WPS28C型受电弓降弓不良所采取的对策

因降雪而引发受电弓降弓不良时,检修员要在车顶实施除雪作业,确认受电弓降弓动作无问题才能开行列车。而除雪作业耗费时间,对列车正点运行有很大的影响。从分析现状、调查入手,对受电弓各构成零件进行间隙测定,并进行积雪模拟试验,查明了降弓不良的原因。通过改进钩爪装置的结构,提高受电弓折叠高度和加大各零件的间隙,减少了受电弓降弓不良的发生率。     

高速弓网系统动态振动性能的仿真研究

基于MSC-Marc软件建立弓网系统模型,对受电弓-接触网动态振动性能进行仿真研究.建立接触网、受电弓两个系统的有限元模型,模型之间通过接触实现耦合,使弓网作为耦合系统进行低速条件下的动态仿真.将结果与国外仿真、实测及运行结果相比较,验证软件分析的正确性.在此基础上,针对我国京津城际铁路受电弓-接触网系统参数,对高速下的弓网系统动态振动性能进行仿真,分析影响弓网受流的主要参数,得到高速下接触网动态抬升量、弓网接触压力及离线现象,并通过参数的调整保证弓网可靠作用达到良好受流性能.对高速受电弓与接触网的相互作用进行大量的仿真并对结果进行分析,为进一步研究高速下不同受电弓与接触网参数的配合奠定基础.