雷击接触网时高速动车组车体过电压特性及影响机制研究

摘要

铁路、电力系统、电信等领域均为雷电重灾区。由于动车组处于运动状态，与接触网避雷器的距离不断变化，而不同于其他静止的设备。当雷击接触网，且动车组离接触网避雷器较远时，若避雷器的反射电压还未传播到动车组位置，其过电压已经高于车载避雷器的动作电压，雷电流流入车体，可能造成车体过电压，严重时影响行车安全，因此有必要探究雷击接触网时高速动车组车体过电压及其影响机制。本文基于动车组和牵引供电系统的电路结构，从理论上分析雷击接触网时，动车组产生过电压的原因和机理，利用ORCAD软件中的PSPICE模块建立雷击接触网时，动车组车体过电压模型，并利用该模型，分析动车组车体横向和垂向暂态过电压幅值大小、持续时间、传播途径等特性，探究影响雷击过电压的因素，提出可行的过电压抑制措施。研究表明:
　　雷电流随受电弓侵入动车组时，避雷器所在的3车车体垂向过电压和横向过电压幅值均最大，且各车车体过电压波形相似，均在雷电流上升沿达最大值，然后呈震荡形式衰减，并在第三个震荡周期衰减到最大值一半，各震荡周期的幅值在雷电流峰值附近呈先减小后增大的趋势。离避雷器越远的车体，其车体过电压越低。
　　雷电流参数、避雷器安装位置和接地系统对车体过电压有不同程度的影响。雷电流峰值和波头时间对过电压幅值影响较大，半峰值时间只影响过电压的波尾衰减;接地系统中接地电阻器电感对过电压影响较大，且对离避雷器车越近的车体，影响越大，电感对横向和垂向过电压的影响规律并不同，车体垂向过电压随电感的增大而增大，横向过电压随电感的增大先增大后趋于稳定;增多接地点在一定程度上能够降低车体过电压，且越靠近避雷器的接地点影响越大。避雷器安装点越靠近动车组中间位置，在动车组上形成的过电压越小，即避雷器安装在4车上形成的过电压最小，1车上形成的过电压最大。
　　由于雷电流的不可控性，故不作为降低车体过电压的依据，可根据避雷器位置和接地系统对过电压的影响探究抑制措施。考虑对避雷器位置和仅部分车体接地系统中接地点和接地方式进行优化，能够将所有车车体过电压抑制在2 kV以内。
　　以上结论，为进一步分析雷击车体过电压提供理论依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 动车组过电压的研究现状

1．2．2 雷电防护的研究现状

1．3 本文的主要工作

第2章 雷击接触网时动车组过电压形成机理

2．1 雷电机理

2．2 雷电流参数

2．2．1 波头时间和半峰时间

2．2．2 雷电流峰值

2．3 雷电流模型

2．4 雷击接触网时动车组过电压形成机理

2．5 本章小结

第3章 雷击接触网时动车组车体过电压仿真分析

3．1 接触网悬挂系统波阻抗

3．2 牵引供电系统等值参数

3．3 动车组高压设备等效模型

3．3．1 动车组内部高压设备技术参数

3．3．2 动车组接地系统

3．4 雷击接触网时动车组车体过电压模型

3．5 雷击接触网时动车组车体过电压分析

3．6 本章小结

第4章 雷击过电压影响因素与抑制措施

4．1 避雷器安装位置对过电压影响

4．2 动车组接地系统对过电压的影响

4．2．1 集中接地下各车体过电压分布

4．2．2 接地电阻器对过电压的影响

4．2．3 接地点对过电压的影响

4．3 雷电流参数对过电压的影响

4．3．1 雷电流峰值对过电压的影响

4．3．2 雷电流波头时间对过电压的影响

4．3．3 雷电流半峰值时间对过电压的影响

4．4 其它影响因素

4．5 车体过电压的抑制措施

4．6 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果