论文部分内容阅读
近年来,在京沪、沪宁、武广等线路上发生了多起站内机械绝缘节及钢轨烧损故障,其原因是绝缘节处产生了交流电弧。本文主要基于电弧的产生机理来分析绝缘节处产生交流电弧的根本原因,并研究抑制电弧的方法。主要从以下四个方面展开:1)以AT供电方式下牵引供电系统为背景,研究导体阻抗的合并算法,以及各参数的计算方法。首先,对AT供电系统方式下的牵引变电所,特别是Scott变压器做详细分析,并以此建立牵引变电所的仿真模型。其次,详细介绍了AT变电所中的自耦变压器,建立AT所的仿真模型。然后,在MATLAB中搭建CRH380BL车型的仿真模型,根据所搭建模型网测电流的THD值来验证模型的正确性。2)将电接触理论运用到轮轨接触模型中,根据站内切断点处绝缘节位置在侧线发车情况下机车速度、牵引电流大小等情况建立轮轨间实际有效接触面积的数学模型。轮轨的实际接触面积建模过程中要综合考虑轮轨表面不平整,轮轨表面污染膜层等原因的影响。运用MATLAB进行程序设计,并对数学模型求解,得到轮轨实际接触面积、接触电阻随时间的变化曲线。分析曲线特点及相关数据,可以将这一接触模型等效成Mayr电弧模型,得出相关参数的设计依据。3)以嘉峪关高铁站为例,根据不同泻流方式的车型的电弧放电严重情况不同,选取相应机车来建立相应交流电弧模型。通过分析MATLAB模型的仿真结果,得到切断点绝缘节处电弧形成的根本原因,即在短时间内绝缘节两侧存在大于20V的电位差,且两侧电流存在通断现象。此外,针对交流电弧形成的根本原因,本文设计低通滤波器在切断点绝缘节处为牵引电流回流提供通路。考虑到绝缘节对轨道电路信号的阻断作用,所设计的滤波器能够有效的阻碍频率为550Hz及以上的载频信号,同时尽可能在不失真的情况下通过工频50Hz的牵引电流回流。