高速列车弓网电弧的特性及其对牵引传动系统的影响

摘要

弓网系统作为高速列车能量供给的唯一途径，其供电可靠性和持续性会影响高速列车的安全稳定运行。高速列车在运行过程中由于接触线不平顺、弓网振动等原因将导致弓网分离，产生弓网电弧。弓网电弧不仅会烧蚀受电弓滑板和接触网导线，还会引起过电压和谐波，影响弓网服役性能。随着列车运行速度的提高，弓网振动加剧，弓网离线电弧发生率上升，对高速列车运行性能的影响日益显著。因此，研究高速列车运行过程中弓网电弧的特性及其对牵引传动系统的影响，保证弓网系统良好的服役性能，对高速列车的安全稳定运行具有重要的意义。 本文基于经典的Mayr 电弧模型，结合高速列车运行环境的特殊性，考虑列车运行速度、电弧长度等因素建立了高速列车弓网电弧模型。建立实验平台模拟气流吹弧效应，通过实验结果和电弧模型仿真数据的对比，验证了模型的正确性和合理性。 基于高速列车取流传能过程，建立考虑了电弧传能部分、牵引变流控制部分和牵引电机调速部分的高速列车牵引供电-传动系统综合分析模型，研究了高速列车稳定运行时产生的弓网电弧的电压和电流特性，以及列车运行速度对弓网电弧电气特性和燃弧持续时间特性的影响规律，解析了弓网电弧能量与燃弧持续时间的关联机制，为弓网离线时间标准的制定提供了理论参考。 同时，针对弓网离线过程中产生的过电压和谐波问题，研究了弓网离线时间、列车运行速度对牵引传动系统交直流侧过电压的影响规律，分析了过电压对车体电气设备绝缘安全的影响程度；探究了弓网离线过程中，接触网电压，车载变压器输入电压和电流的谐波分布，分析了列车运行速度对接触网电压，车载变压器输入电压和电流总谐波畸变率和谐波分布的影响规律。旨在对弓网配合设计以及设备的绝缘配合提供一定的参考意义。

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