电力机车过分相暂态过程分析

论文摘要

我国电气化铁路采用单相工频交流牵引供电系统。牵引变电所从电网取得电能,经馈线向接触网供电。为了平衡电力系统的三相负荷,电气化铁路一般实行分相分段供电方式,所以为了能使电力机车顺利通过电分相,必须装设过电分相装置。绝缘锚段关节式电分相是一种适应列车高速运行的电分相方式,但是电力机车在通过关节式电分相时,多次发生过电压,导致车顶保护间隙被击穿、关节式电分相中性线和承力索烧损、甚至牵引变电所跳闸,给铁路部门造成了巨大的损失,严重影响到电气化铁路的安全运营。因此,对电力机车通过关节式电分相产生的过电压这一现象进行分析和研究,对于电气化铁路的安全运行有着重要的作用。本文首先对电力机车过电分相方式和电力系统中的内部过电压理论进行了详细的介绍。然后对电力机车过关节式电分相时的过渡过程进行了理论分析和计算,得出了电力机车过关节式电分相过程中关节式电分相中性线的电压数学表达式。根据电气化铁路供电的实际参数对电力机车过关节式电分相过程中中性线上的电压进行了工程计算,并对计算结果进行了分析。其次本文利用Matlab/Simulink仿真软件对电力机车过关节式电分相过程建立了仿真模型并进行仿真,得到了暂态仿真波形,再对波形进行分析,验证了理论分析和计算的合理性。同时将工程计算和模型仿真的结果对比,验证了两者的一致性。同时,本文提出了两种减小电力机车过关节式电分相过电压的措施,并利用Matlab／Simulink仿真软件对这种保护措施进行了建模和仿真,仿真结果表明这两种措施都能够有效的降低电力机车过关节式电分相过电压。最后针对现阶段高速铁路投入运行的过程中,过分相过电压现象依然产生,本文利用Matlab/Simulink仿真软件对高铁过分相过程进行了建模和仿真。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 牵引供电系统电分相概述
• 1.2 电力机车过电分相过电压及研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 1.4 本章小结
• 第2章 电分相结构和过电分相方式
• 2.1 常用电分相装置
• 2.1.1 电分相绝缘器
• 2.1.2 锚段关节式电分相
• 2.2 常用过电分相方式
• 2.2.1 柱上自动过分相
• 2.2.2 车载断电自动过分相
• 2.2.3 地面开关式自动过分相
• 2.2.4 三种自动过分相方式比较
• 2.3 本章小结
• 第3章 机车过分相过电压现象分析
• 3.1 内部过电压的分类及成因
• 3.1.1 工频过电压
• 3.1.2 合闸过电压（操作过电压）
• 3.1.3 谐振过电压
• 3.2 电力机车过电分相过程
• 3.3 机车过分相过电压理论分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 机车过分相的数学建模和工程计算
• 4.1 中性段的感应电压
• 4.2 机车过分相过程的数学建模
• 4.2.1 机车进中性段过渡过程数学分析
• 4.2.2 机车在中性段上运行过程的数学分析
• 4.2.3 机车出中性段过渡过程数学分析
• 4.3 机车过分相过程的工程计算
• 4.3.1 基本参数计算
• 4.3.2 中性线感应电压的计算
• 4.3.3 机车进入中性段的工程计算
• 4.3.4 机车离开中性段的工程计算
• 4.4 本章小结
• 第5章 机车过分相暂态过程仿真
• 5.1 机车进入中性段暂态过程分析
• 5.2 机车离开中性段暂态过程分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 机车过分相过电压抑制研究
• 6.1 RC保护装置分析
• 6.1.1 RC保护装置原理
• 6.1.2 RC保护装置作用的仿真
• 6.2 机车高压互感器加装保护装置
• 6.3 本章小结
• 第7章 动车组CRH过电分相过电压仿真分析
• 7.1 CRH型机车过分相等效参数
• 7.2 CRH型机车过分相过程电磁暂态仿真
• 7.2.1 两供电臂夹角120度
• 7.2.2 两供电臂夹角90度
• 7.3 本章小结
• 第8章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文