高速铁路轨道的波阻抗及影响因素研究

高速铁路轨道在雷击或故障冲击电流作用下会产生暂态冲击过电压,该过电压的大小由轨道的波阻抗决定。通过建立高速铁路线路的仿真模型,分析直角冲击波在轨道上的传播与折反射过程,提出轨道的波阻抗的计算方法,研究钢轨类型、土壤电阻率、钢轨对地过渡电阻对波阻抗的影响。结果表明:P60型轨道波阻抗数值为235. 55Ω;轨道的波阻抗主要受钢轨类型和土壤电阻率的影响,高速铁路轨道的波阻抗在在210～250Ω变化;在高速铁路轨道仿真模型中,线路末端电阻等于波阻抗时,可以有效地消除折反射对仿真结果的影响,末端电阻的取值不需要考虑钢轨地过渡电阻的影响。研究给出高速铁路轨道波阻抗的范围及仿真模型中末端电阻的取值方法,可以为轨道过电压计算、分析与仿真提供理论与方法参考。     

高速机车无变压器化交流传动系统中直流斩波器稳态分析

利用直流斩波技术实现高速机车无变压器化交流传动系统结构是实现车载牵引变压器小型轻量化的一种新方案,其需要解决的关键问题之一是直流斩波器电路元件参数的确定.通过建立斩波器的暂态方程,推导出稳态时状态方程的解,揭示出元件参数和斩波器稳态工作性能的关系.在这一基础上,确定出一组合理的元件参数.     

高速铁路防雷接地技术的研究——接触网的防雷

高速铁路的接触网随着电气化铁道分布极广,所经过地区的地理、地势、气象、气候条件差别较大,情况复杂,由于没有避雷线,易遭受雷击引起损坏.为了提出高速铁路接触网防雷措施和技术,文章首先阐述了国内外接触网防雷现状,然后分析了雷击接触网时的过电压情况以及接触网上安装避雷器的优缺点,为接触网防雷接地设计提供了理论依据.     

基于保角变换法的不同地形对地面落雷分布的影响研究

针对高铁在地形复杂区域的落雷密度较难估算问题,提出了一种基于保角变换法与雷电先导发展理论相结合的方法求解不同地形条件下的落雷密度.首先对对称地形的保角变换函数进行拓展验证,使其满足实际复杂地形形状的需求,并得到地形参数与保角变换参数的数学对应关系;再结合雷电先导发展理论建立落雷分布计算仿真模型,在不同地形条件下进行落雷分布仿真,对仿真数据进行整理统计形成落雷分布概率密度函数曲线,通过对曲线进行对比得到落雷分布的差异性.该方法拓展了保角变换函数的应用范围,为估算复杂地形区域的落雷密度问题提供了一种新思路、新方法.     

高速铁路路基段弱电设备单独接地的可行性研究

运用基于矩量法的电磁分析软件CDEGS建立高速铁路综合接地系统与弱电系统接地耦合模型,并对其雷电流作用下的冲击响应进行仿真计算,分析支柱遭受雷击时,弱电系统与综合接地系统不同距离、不同土壤电阻率和弱电系统与综合接地系统连接情况对弱电系统和贯通地线雷击特性的影响及其规律。研究结果表明：当弱电系统与综合接地系统不连接时,贯通地线的电压几乎不变;当两者连接时,随着两者距离的增大,弱电系统的电压不断减小,贯通地线的电压不断增大。随着土壤电阻率增大,接地系统的电压幅值不断增大;弱电系统与综合接地系统连接时弱电系统电压比未连接时高,贯通地线的电压比未连接时低。同时,分析不同情况下弱电系统的安全距离大小与规律,得出弱电系统的安全距离随着电阻率的增大而增大,且弱电系统与综合接地系统连接时的安全距离比未连接时的大。     

高速铁路电缆接地方式对护层感应电压的影响

当高速铁路馈线电缆运行时,其线芯会有交变电流通过,并在馈线电缆金属护层产生感应电动势,当感应电动势过大时,会危及人身安全,降低电缆的绝缘性能,甚至于影响电缆的正常运行。为研究该电动势的影响因素和接地方式的影响规律,利用PSCAD／EMTDC仿真软件建立电缆模型及高速铁路全并联AT供电系统模型,仿真分析电缆在单端接地、中点接地和交叉互联接地方式下的护层感应电压及接地电流。研究结果表明：高速铁路馈线电缆在敷设长度小于1．1 km时,宜采取单端接地方式;长度为1．1～1．9 km时,宜采取中间直接接地方式;长度大于1．9 km时,宜采用交叉互联接地方式,为工程中电缆护层的接地提供参考。     

基于电气几何模型的接触网避雷线架设高度计算方法

基于电气几何模型,推导单线和复线铁路接触网避雷线架设高度的计算公式,由此得到避雷线架设高度与雷电击距、接触网实际参数之间的对应关系.研究表明:避雷线架设高度随着雷电流幅值的增加而减小,复线铁路的避雷线架设高度明显小于单线铁路的避雷线架设高度.采用给出的避雷线架设高度的计算公式,以广-深铁路为例,根据其不同线路形式和接触...     

电气化铁路接地困难区段避雷线架设方式研究

在接地困难的路基段接触网支柱大多采用自然接地,支柱接地电阻较大,雷击避雷线后容易遭受反击。分析间隔接地改造和部分绝缘改造对接触网雷电防护性能的影响,并利用PSCAD/EMTDC仿真分析两种接地改造方案的雷电防护性能,从而确定合理的避雷线接地改造方案。研究结果表明:采用间隔接地改造时,接地改造后支柱耐雷水平有较大提高,未改造支柱耐雷水平几乎不受影响,并且接地改造间距小于200 m时雷击跳闸率有较好改善,大于200 m以后雷击跳闸率基本没有改善;采用部分绝缘架设时,导线绝缘子由最初的反击过电压闪络演变成感应过电压闪络,无论避雷线绝缘肩架的绝缘等级高低,都无法提高接触网的耐雷水平和雷击跳闸率,因此不建议采用避雷线绝缘架设模式。     

不同类型机械绝缘节快速暂态过电压产生机理

通过对列车经过第一类和第二类绝缘节的快速暂态过程进行理论分析,建立列车经过2种机械绝缘节的等效暂态模型,研究机械绝缘节快速暂态过电压的产生机理,并推导其计算公式。利用ATP-EMTP电磁暂态仿真软件搭建列车经过2种机械绝缘节的牵引回流等效电路,对快速暂态过电压产生过程进行模拟和仿真计算。结果表明:列车车轮带负载脱离机械绝缘节的瞬间,相当于在绝缘节两端钢轨处施加1个方向相反、大小相等且均等于牵引电流瞬时值的冲击电流,产生的快速暂态过电压与该电流成正比;第一类绝缘节快速暂态过电压幅值等于牵引电流瞬时值与该类绝缘节冲击阻抗的乘积;第二类绝缘节由于与扼流变压器并联,其快速暂态过电压幅值远小于第一类绝缘节,在站场正线及出站方向等牵引电流较大的区段不应设置第一类绝缘节。     

高速机车无变压器化交流传动系统中直流斩波器结构参数估算

利用直流斩波技术实现高速机车无变压器化交流传动系统结构是实现车载牵引变压器小型轻量化的一种新方案，这种无变压器化交流传动系统结构需要解决的首要问题是其中的直流斩波器的电路拓扑结构及其元件参数的确定问题。通过合理分解电路结构的方法，对直流斩波器基本电路结构的输入滤波器和输出滤波器的元件参数进行了估算。估算结果可以为进一步的研究提供参考。