基于蒙特卡罗模拟的过分相过电压分析与抑制

针对电力机车通过电分相时产生的过电压,造成机车车顶间隙、接触网绝缘、高压互感器被击穿,牵引变电所跳闸等现象,分析机车过分相时的暂态过程,建立机车过分相时的暂态等效电路,并利用PSCAD软件进行仿真。根据机车进入电分相时刻不同的初相角得出过电压数据,使用蒙特卡罗模拟对过电压进行求解。利用PSCAD软件建立仿真模型进行实验,提出了加装RC保护抑制过电压的方法。实验结果表明加装RC保护有效降低了过电压对车顶设备的威胁,保证了电气化铁路的安全运行。     

电力机车过分相过电压抑制新方法

针对电力机车过分相时导致变电所跳闸、电弧烧损接触线等问题,建立过分相过程的高阶等值电路,理论分析影响过电压的因素,得出机车过电分相的时刻是引起过电压的决定性因素,高压互感器的饱和引起铁磁谐振过电压是造成设备绝缘击穿和保护装置误动作的主要原因。提出了利用自动过分相装置的强迫信号、机车速度与接触线的电压相位信号来控制电力机车达到过电分相的时刻来抑制过电压产生的新方法,实现无过电压通过分相。利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对过分相过程及抑制方法进行仿真验证。仿真结果表明,新的控制方法可以有效地控制电力机车过分相过电压低于50kV,提高了机车运行的安全稳定性。     

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。     

HX_D1型机车过分相过电压机理及仿真分析

锚段关节式过分相过电压会对机车的正常运行构成威胁,对过分相过电压机理及影响因素的分析,可为预防和抑制过电压提供参考。文章对机车车载过分相过程过电压类型及机理进行理论分析。同时对过分相全过程建立MATLAB/Simulink仿真模型,仿真验证过分相过电压及机车互感器参数对过电压的影响。仿真结果表明,过分相过程中存在过电压,过电压幅值与机车参数有关,也与左右供电臂相位差等因素有关。减少高压互感器励磁阻抗,可避免过分相过电压。     

计及高架桥电气耦合的高速铁路过分相电磁暂态研究

针对高速铁路动车组通过高架桥上过分相段的复杂电磁暂态过程,本文进行了过分相段暂态状态过程求解和评估。首先分析了过分相过电压过程及机理;然后建立了计及高架桥电气耦合的高速铁路过分相段的集中参数等值电路模型;其次对计及高架桥电气耦合的过电分相段中出现的4个暂态过程建立状态方程,求解得出过分相动车组弓头电压每个暂态过程的全响应波形,并评估了不同暂态过程和电气参数耦合对状态变量的影响;最后仿真对比分析了计及桥梁回路耦合与不考虑桥梁回路电气耦合时的过电分相全过程,计算和仿真结果验证了高架桥回路对过分相过电压有明显的泄流和抑制作用。     

一种气动供能的电力机车用电子式电压互感器

当前电力机车常用的电磁式电压互感器具有动态范围小、易发生铁磁谐振和输出不能短路等缺点,且在机车过电分相的过程中易产生过电压。针对这一情况,提出了一种新的检测方案,该方案使用电容分压、光纤传递信号。在高压电路供能方面,首次提出了一种气动供能方式,且具有安全可靠、电气隔离等突出优点。研究表明容性电容互感器可有效抑制过电分相时的过电压,大大提高绝缘可靠性;结合光纤传递信号,气动供能实现了完全的电隔离。相较于传统互感器,该设计在绝缘、体积、准确度、安全性方面均有明显优势。模型样机测试显示,该设计性能优良,可满足电力机车需求。     

高速列车内部过电压形成原理及抑制措施研究

针对高速列车运行过程中出现的内部过电压现象,以车载自动过分相过电压和升降弓过电压2种情况为例,分析过电压产生原理及其影响因素,并建立仿真模型进行验证。为抑制高速列车内部过电压,提出在中性段并联阻波高通滤波器、采用贯通式同相供电系统以及选取合适的车顶电压互感器3种措施。结果表明,高速列车内部过电压与动作时刻接触网电压相位、电压互感器阻抗有关;通过仿真验证,所提出的3种过电压抑制方法均能有效降低过电压。     

动车组电子开关过分相电磁暂态研究

使用电子开关的过分相方案可在一定程度上消除传统方式过分相导致的列车降速问题,提高列车通行能力,然而动车组在过分相时产生的暂态过电压不仅会威胁到车顶设备,而且可能会损坏分相设备。文章以某型号动车组构建了详细的主电路模型,包括高压系统及牵引变流器等;针对电子开关过分相的具体方案,设计了采用并联阻容装置预防过电压的技术措施,并针对不同的过分相死区时间开展了研究。仿真分析及实测数据对比表明,详细的动车组主电路模型能更准确地描述过分相的电压和电流暂态过程,暂态过电压幅值与死区时间有直接关系。试验验证了所提并联阻容保护装置用于暂态过电压抑制的有效性。     

一种新型的电力机车用光纤电压互感器

针对目前传统电力机车用电压互感器存在谐振、在机车过电分相时容易造成过电压等缺陷,提出了一种新的检测方案,有别于传统的电磁感应方式,该方案使用阻容分压,并通过光纤传递数字信号。相对于传统互感器本方案在体积、绝缘、安全、精度方面均有较大优势。试验结果显示该方案性能优良,并可满足机车需求。     

铁路隧道电分相结构参数与中性线过电压研究

动车组通过电分相时产生的冲击过电压可能危及接触网绝缘和安全运行,设计中对此十分重视,往往要反复计算和进行方案比较,动车组过分相过电压受电分相结构及其感应电压影响较大。针对隧道内电分相结构的等值电容参数计算,利用镜像法推导其计算公式,计算中性线的等值电容和感应电压,仿真动车组通过电分相的过电压,并与无隧道情况进行比较。结果表明,计入隧道影响时的中性线对地电容为11.21 pF/m,比不计隧道增加61.57%,互电容为11.269 pF/m,比不计隧道减小15.11%;中性线过电压比不计隧道增大30%～40%。隧道中电分相结构设计和运行,应高度重视动车组过分相的过电压升高,并采取必要的防护措施。