高速铁路弓网离线过电压对车体电位的影响

基于现场采集的阻抗参数，建立高速铁路“网-车-轨”牵引供电系统等效电路模型，进而建立包含弓网电弧仿真模型的“网-车-轨”三位一体的牵引供电系统有限元模型，并通过与实测升弓过电压进行对比，验证有限元模型的可靠性；将由等效电路模型计算得到的电压激励加载在有限元模型上，调整列车运行速度和弓网离线时间，分析其对弓网电弧发展的影响，研究弓网中离线和大离线工况下的过电压特性和不同接地方式下的车体电位和磁场分布。结果表明：当列车运行速度较大且弓网离线时间大于200 ms时，易发生弓网完全离线，并产生较高车体过电压；车速为300 km·h^-1时，弓网离线导致的车体过电压达6.45 kV；车底主要区域对地电位高于2 kV，磁感应强度峰值为3.8 mT；通过增加3车保护接地数量，提高车体过电压的泄放能力，使车顶-轴端过电压降至5.47 kV，最大磁感应强度降至2.6 mT，车底区域磁场分布更加均匀，有效地抑制了车体过电压，改善了车载设备的电磁工作环境。     

高铁站内机械绝缘节烧损碳化与钢轨表面温升研究

电弧高温是机械绝缘节(简称“绝缘节”)烧损碳化导致其无法满足轨道电路绝缘要求的主要原因。基于磁流体动力学理论，考虑电磁场、热场、流场以及电弧物性参数的影响，在COMSOL软件中建立绝缘节电弧的多物理场耦合模型；通过仿真求解不同电弧作用次数、电弧电流以及电弧移动速度下的电弧温度分布，分析绝缘节碳化规律与钢轨温升规律。结果表明：在较低电弧电流下，随着电弧作用次数的增加，绝缘节温度升高、碳化程度加剧，钢轨表面温升则不明显，绝缘节在电弧作用1～2次时未出现碳化，作用3次时出现碳化且碳化率为15.2%，作用6次时碳化率升至69.4%，而钢轨表面温度在电弧作用6次时仅升高142.2 K；电弧电流越大，绝缘节发生碳化的程度也越高，钢轨表面温度也随之升高，绝缘节在电弧电流为40～60 A时未出现碳化，80 A时出现碳化且碳化率为33.5%，电弧电流大于等于120 A时碳化率升至100%，而钢轨表面温度在电弧电流由40 A增至180 A时升高440.8 K；电弧移动速度越快，电弧对绝缘节和钢轨的传热影响越小，越有利于降低绝缘节的碳化，电弧移动速度从10 m·s^-1增至20 m·s<...     

招弧角电极直流电弧运动特性分析

接地极线路是直流输电系统的重要组成部分，是直流系统不平衡电流和大地回流的入地通道.接地极线路遭遇雷击时，入地电流会在招弧角间隙形成稳定电弧，由于直流电流不存在周期性过零点，直流电弧很难熄灭，进而破坏线路绝缘，严重威胁直流输电系统安全.针对接地极线路招弧角处于野外开放空间、电弧运动受多场耦合影响的特点，建立了招弧角电弧磁流体动力学二维仿真模型，研究气流速度、方向以及招弧角结构对直流电弧运动特性的影响.研究表明：招弧角电极电弧主要受电磁力作用沿电极扩张方向运动，通过吹弧和拉伸，降低电弧温度，提高电弧电压，使电弧更利于熄灭；气流环境对电弧动态特性产生较大影响，同方向风速有利于电弧的吹离和疏导；同等风速下，水平方向气流吹弧效果更显著；电极样式对电弧的拉伸有重要影响，同等间隙距离下，双羊角电极对电弧的拉伸作用比单羊角电极更强；在入地电流持续注入的情况下，电弧易重燃，且难以彻底熄灭.