轨道交通直流供电系统灭弧防雷间隙机理及应用研究

摘要

随着城市轨道交通系统的迅速发展，直流接触网遭受雷击的次数越来越多，传统的防雷措施已经无法满足轨道交通设施日益严峻的防雷需要，因此必须寻找一些新的防雷新思路，以便将直流接触网雷击概率降到最低。
　　本文在前人研究的基础之上，从对直流电弧的基本特性研究出发，通过理论分析和科学实验，证明了炮轰强气流对直流电弧有着极强的驱动作用;本人还对强气流作用下直流电弧的熄灭特性做了详尽分析，运用流体动力学软件进行仿真，其结果证明了气流喷射角度对电弧的熄灭具有一定影响，再通过高速摄像机从不同的角度对各个灭弧试验过程进行了抓拍，得到了强气流作用下直流电弧运动的微观特性。
　　同时，基于以上分析及实验，本人试制了一种对建弧率有极强抑制作用且适用于轨道交通的新型灭弧防雷间隙。该间隙是在普通并联保护间隙的基础上加装了产气装置，在对雷电流进行疏导的同时，能使产气装置被成功触发，喷射出强气流，从而对直流电弧进行深度抑制致其熄灭。试验证明，轨道交通系统新型灭弧防雷间隙装置能够快速、可靠地熄灭750V、1500V电压等级的直流电弧，值得大力推广使用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 轨道交通的组成与牵引制式

1．3．1 轨道交通系统的组成

1．3．2 轨道交通系统的牵引制式

1．3．3 轨道交通接触网

1．4 论文主要研究内容

第二章 爆炸冲击波对建弧率深度抑制效果的分析

2．1 传统熄弧方法概述

2．2 直流电弧特性分析

2．2．1 伏安特性

2．2．2 电感直流电弧的开断原理

2．2．3 防雷间隙电弧形成

2．3 半约束空间内强气流对电弧驱动作用的分析

2．4 喷射气流条件下问隙电弧特性

2．5 本章小结

第三章 基于CFD软件的气吹灭弧模型仿真研究

3．1 爆炸冲击波模型介绍

3．1．1 CJ爆炸模型

3．1．2 ZND结构模型

3．2 CFD软件概述

3．2．1 计算流体力学起源

3．2．2 计算流体力学基本原理

3．3 导热高速气流场模型与电弧模型的耦合仿真

3．3．1 GAMBIT建模过程

3．3．2 气流场与直流电弧耦合模型仿真

3．3．3 耦合模型迭代仿真结果

3．4 本章小结

第四章 轨道直流供电系统新型灭弧防雷问隙的研制

4．1 装置工作原理介绍

4．2 爆炸强气流作用下快速直流灭弧试验

4．3 应用前景分析

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文情况