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高速动车组操作过电压特性与影响机制研究

高速动车组操作过电压特性与影响机制研究

作者：万玉苏西南交通大学

学位级别：硕士

近年来随着我国高速铁路的快速发展,关于动车组的运营安全问题日益引起了各方学者的广泛关注。列车在升降弓、过分相、短路故障等工况中会频繁操作车载断路器,牵引供电回路中的电感、电容均为储能元件,在车载断路器打开或者接通时,储存... 详细信息

近年来随着我国高速铁路的快速发展,关于动车组的运营安全问题日益引起了各方学者的广泛关注。列车在升降弓、过分相、短路故障等工况中会频繁操作车载断路器,牵引供电回路中的电感、电容均为储能元件,在车载断路器打开或者接通时,储存在电感中的磁能在某一瞬间以电场的形式存储在电容之中,从而产生数倍于额定电压的操作过电压。由于高速动车组在进行断路器开闭操作时,整个牵引供电回路处于工作状态,因此会对与断路器有直接或间接电气连接的高压设备造成过电压的冲击,从而加速车顶高压部件的绝缘老化或绝缘击穿,以及造成车顶绝缘子闪络等一系列问题。不仅如此,耦合到车体的过电压还会对速度传感器、烟雾报警器等控制通讯类车载电子设备的正常工作造成影响,甚至引发重大安全事故。基于"牵引变电所-接触网-高速动车组"整个牵引供电回路,介绍了在断路器动作时操作过电压的产生机理。利用PSpice软件对整个牵引回路进行电路仿真模型搭建。在仿真模型基础上对动车组各处的操作过电压特性进行仿真分析。断路器打开时仿真结果显示:受电弓上操作过电压幅值最大;变压器高压侧过电压幅值次之;耦合到车体上的过电压幅值最小,且分布在2到7车的车体操作过电压幅值依次减小。断路器闭合时仿真结果显示:受电弓与变压器高压侧过电压波形一样;车体操作过电压值普遍比断路器打开时小。基于仿真模型,分析关键电气参数对各处操作过电压的影响机制。分析结果如下:网压相位为90°、270°时,受电弓操作过电压最大。受电弓操作过电压幅值随着短路电流的增加而增大,但在短路电流达到一定值之后,弓头过电压不再显著增大。牵引变压器高压侧操作过电压值随着变压器分布电容的增加而降低,在分布电容值达到一定值后过电压不再显著降低。断路器位于车顶时高压侧过电压相较于断路器位于车下降低了 10.68%,因此建议断路器安装在于车顶。各车车体操作过电压与变压器励磁电感值成反比关系。车体操作过电压随着高压电缆单位电容值的增加先降低再增大,给出了单位电容的最佳值,在此值下各车过电压值最小。采用接地电阻器两端并电容的接地方式对车体操作过电压最好,不仅降低接地回流,也抑制车体操作过电压。

关键词：高速动车组 PSpice 断路器操作过电压受电弓变压器高压侧动车组车体

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工作接地对高速动车组接地回流的影响

高压电器 2016年第7期52卷 103-109,115页

作者：万玉苏刘耀银陈盼高国强西南交通大学电气工程学院成都610031

高速动车组工作接地方式对接地回流分配有显著影响,接地回流在各接地碳刷间的分配规律对于碳刷的影响乃至动车组的安全可靠运行有重要意义。为揭示工作接地对于接地回流的实际影响,笔者基于试验动车组实体及其工作接地方式,利用Pspice... 详细信息

高速动车组工作接地方式对接地回流分配有显著影响,接地回流在各接地碳刷间的分配规律对于碳刷的影响乃至动车组的安全可靠运行有重要意义。为揭示工作接地对于接地回流的实际影响,笔者基于试验动车组实体及其工作接地方式,利用Pspice建立高速动车组接地回流电路仿真模型,仿真分析了不同工作接地方式对接地回流分配规律的影响,对比分析了现场测试数据与仿真结果。结果表明,在改进工作接地方式前,牵引电流通过工作接地的电流最大达到300 A,改进后降低值达总牵引电流的13%~21%,左右轴差值仅占总牵引电流的2%。因此结论即增加工作接地点可以有效减小工作电流值,降低流过不同碳刷的工作电流差异。以上结论为制定标准动车组的接地方式提供了理论依据。

关键词：高速动车组工作接地方式接地回流

高速动车组断路器操作过电压在车体的传播特性与影响机制

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高电压技术 2018年第2期44卷 655-663页

作者：高国强万玉苏刁超健魏文赋刘耀银吴广宁西南交通大学电气工程学院

高速铁路采用单相分段供电方式,为了防止带载过分相问题,在过分相过程中列车会频繁开关断路器,这将导致频繁的操作过电压冲击。该过电压一方面会造成车顶高压设备绝缘老化甚至击穿,另一方面该过电压会耦合到车体上,影响车载弱电设备正... 详细信息

高速铁路采用单相分段供电方式,为了防止带载过分相问题,在过分相过程中列车会频繁开关断路器,这将导致频繁的操作过电压冲击。该过电压一方面会造成车顶高压设备绝缘老化甚至击穿,另一方面该过电压会耦合到车体上,影响车载弱电设备正常工作。为分析断路器操作过电压在车体的传播特性,首先基于某试验动车组实际电气结构,构建高速列车操作过电压等效电路模型,在此基础上分析了操作过电压的产生机理和分布特性;进一步仿真分析了变压器励磁电感、高压电缆、接地电阻器对车体过电压的影响机制。结果表明：车体上操作过电压的峰值达到5.12 k V,并在7？s内迅速衰减到几百伏;变压器励磁电感越大,车体过电压越小;高压电缆单位电容为0.1 n F时,不同车体过电压幅值较小且分布均匀;接地电阻器寄生电感值越大,车体过电压越大。该研究为抑制车体过电压提供了参考。

关键词：高速动车组车体过电压励磁电感变压器高压电缆接地电阻器

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高速动车组升弓浪涌过电压研究

高电压技术 2016年第9期42卷 2909-2915页

作者：高国强刘耀银万玉苏魏晓斌郑玥吴广宁西南交通大学电气工程学院成都610031

为了降低动车组在升弓过程产生的浪涌过电压对车载电气设备外绝缘频繁冲击的影响以及减轻过电压对列车控制通信系统的干扰,基于CRH2型高速动车组,利用Pspice电磁暂态仿真软件建立了CRH2型高速动车组升弓等效电路模型,仿真分析了车体浪... 详细信息

为了降低动车组在升弓过程产生的浪涌过电压对车载电气设备外绝缘频繁冲击的影响以及减轻过电压对列车控制通信系统的干扰,基于CRH2型高速动车组,利用Pspice电磁暂态仿真软件建立了CRH2型高速动车组升弓等效电路模型,仿真分析了车体浪涌过电压的分布特性、动车组的接地方式和接触网网压相位对高速动车组升弓过程车体浪涌过电压的影响。结果表明:高速动车组在升弓时最高车体浪涌过电压幅值可达6.73 k V,并在12?s内迅速衰减到<100 V;采用直接接地方式,车体浪涌过电压可减少至2.3 k V;通过改变动车组的保护接地方式,在接地电阻器两端并联电容器,车体的最大浪涌过电压下降<2 k V,并且并联电容值取5?F时最合适;在接触网网压相位为90°或者270°时受电弓与接触网接触,车体的浪涌过电压幅值达到最大值。以上结论为进一步研究降低高速动车组升弓浪涌过电压提供了理论基础。

关键词：高速动车组升弓接地方式网压相位浪涌过电压

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雷击接触网高速列车车体过电压仿真分析

高压电器 2017年第10期53卷 44-49页

作者：郑玥刘耀银万玉苏高国强曹保江西南交通大学电气工程学院成都610031

接触网沿线架设,因距地面较高而易遭受雷击,可能引发动车组事故,给车载电气设备的安全运行带来威胁,因此有必要对雷击接触网时的车体过电压进行分析。文中基于高速列车电路结构,利用Pspice软件建立了一个雷击接触网时动车组车体过电压... 详细信息

接触网沿线架设,因距地面较高而易遭受雷击,可能引发动车组事故,给车载电气设备的安全运行带来威胁,因此有必要对雷击接触网时的车体过电压进行分析。文中基于高速列车电路结构,利用Pspice软件建立了一个雷击接触网时动车组车体过电压分析模型,并定量分析了直接接地方式和电阻器并联电容接地方式对车体过电压的影响。仿真结果表明:避雷器动作,雷电流主要经车体分流,导致车体电位大幅上升,受电弓所在的3、6号车体过电压幅值最大,分别约为5.07、4.90 kV;电阻器并联电容接地方式和直接接地方式均能有效抑制各车体过电压,当并联电容大于1.5 m F时,二者对过电压幅值抑制程度基本一致,3、6车过电压幅值均降为1.90 kV,相比原接地方式分别降低了62.23%、61.4%,但是在电阻器并联电容接地方式下,各车体过电压波形更为平缓。以上结论为进一步研究雷击过电压提供了理论基础。

关键词：高速列车雷击接触网过电压接地系统

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高速列车弓网电弧模型及其电气特性仿真研究

高压电器 2017年第11期53卷 39-45页

作者：刘耀银陈旭坤万玉苏胡海星高国强西南交通大学电气工程学院成都610031 长春轨道客车股份有限公司长春130062

弓网电弧对受电弓滑板、接触网导线、供电质量、通讯信号和无线电信号的影响严重威胁列车的运行安全。因此,研究弓网电弧模型,分析弓网电弧的电气特性,对降低弓网电弧造成的危害很有必要。笔者运用MATLAB/Simulink仿真软件,考虑到列车... 详细信息

弓网电弧对受电弓滑板、接触网导线、供电质量、通讯信号和无线电信号的影响严重威胁列车的运行安全。因此,研究弓网电弧模型,分析弓网电弧的电气特性,对降低弓网电弧造成的危害很有必要。笔者运用MATLAB/Simulink仿真软件,考虑到列车在运行时高速气流场对弓网电弧模型参数变化的影响,建立了弓网电弧模型;通过弓网电弧仿真波形与实验波形的对比分析,验证了弓网电弧模型搭建的合理性。为了对比分析弓网静态燃弧和动态燃弧的差别,利用搭建的弓网电弧模型进行了列车在进行升、降弓操作过程和高速列车运行速度为200 km/h时3种工况下的弓网电弧仿真,最后通过弓网静态燃弧过程中和动态燃弧过程中电弧电气特性的对比分析,得到了相关结论。从而为研究弓网电弧的电气特性提供了理论基础。

关键词：弓网电弧 MATLAB 电气特性静态燃弧动态燃弧

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动车组接地回流分配机理试验研究

高压电器 2016年第11期52卷 119-123,129页

作者：陈盼魏晓斌高国强万玉苏黄祥吴广宁西南交通大学电气工程学院成都610031

随着高速列车的不断提速,牵引功率不断提升,导致接地回流逐渐增大,轴承电势升高、电蚀加重,严重威胁列车运行安全。文中基于现场试验,通过现场测试CRH380系列动车组接地回流,分析了工作接地与保护接地分配规律,研究了动车组接地方式对... 详细信息

随着高速列车的不断提速,牵引功率不断提升,导致接地回流逐渐增大,轴承电势升高、电蚀加重,严重威胁列车运行安全。文中基于现场试验,通过现场测试CRH380系列动车组接地回流,分析了工作接地与保护接地分配规律,研究了动车组接地方式对牵引回流的影响。结果表明:保护接地电流与工作接地电流波形变化趋势基本一致,工作接地电流最大值为398.45 A,总工作接地电流占车体回流的72.29%;头尾车保护接地电流最大,约占总保护接地电流的66.68%。以上结论为设计车体接地系统提供了实践基础。

关键词：动车组工作接地保护接地现场试验

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地铁特殊情形车站接地网方案设计

电气化铁道 2018年第5期29卷 65-67页

作者：田聪聪吴根平王宇琦孙现伟韩锦星万玉苏黄河勘测规划设计有限公司

针对地铁换乘节点、变电所偏离车站主体等特殊情形车站,结合实际工程,分析比较多种情况下的接地网设计方案,提出合理的特殊情形车站接地网设计方案。

关键词：地铁换乘节点接地网

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宋元时期雷州窑青黄釉瓷的科技分析

中国陶瓷工业 2025年 14-21页

作者：苏梓珩陈国玉汪大海包启富景德镇陶瓷大学雷州市百年根艺文化有限公司景德镇红叶陶瓷股份有限公司

雷州窑创烧于唐代晚期，兴于宋代，盛于元代，到明代停烧，时间长达一千年，是国内陶瓷史上延续时间较长的瓷窑之一。通过能量色散X射线荧光分析仪（ED-XRF）、光学显微镜（OM）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和热膨胀仪（... 详细信息

雷州窑创烧于唐代晚期，兴于宋代，盛于元代，到明代停烧，时间长达一千年，是国内陶瓷史上延续时间较长的瓷窑之一。通过能量色散X射线荧光分析仪（ED-XRF）、光学显微镜（OM）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和热膨胀仪（DIL）对宋元时期雷州窑青黄釉瓷器样品进行了科学系统分析，分析了雷州窑青黄釉瓷的胎釉组成、烧成温度和显微结构，以揭示雷州窑陶瓷生产的工艺技术特征。文章不仅弥补了对雷州窑工艺技术研究的不足，也为更全面了解宋元时期雷州窑陶瓷技术的发展提供了科学依据。

关键词：古陶瓷雷州窑科技分析青黄釉