电气化铁道牵引网地面开关式自动过分相装置暂态过程分析

摘要

我国电气化铁路采用特殊的单相供电方式，为了平衡电力系统的三相负荷，接触网一般采用分段换相供电，因此各相之间装设电分相装置。司机在过分相时必须准确的操作机车主断路器及升降弓，随着列车大幅度的提速，这种方法显然不能满足高速运行的要求。因此采用自动过分相方案是势在必行，在目前国内外采用的几种方案中，地面开关切换自动过分相方案有着断电时间短，适合各种速度的列车，并且不影响机车行驶速度等优点。但是电力机车在使用这种方案过分相时，由于真空开关的操作会经常发生过电压、涌流等现象，造成机车保护动作，变电所跳闸，辅机过流，严重的影响了电气化铁路的安全运营。因此迫切的需要对机车使用该方案过分相时的暂态过程进行分析。 本文首先对电力机车使用地面开关切换自动过分相方案通过电分相时的暂态过程进行详细的分析，主要包括由于开关切换操作引起的过电压、涌流以及辅机系统过流产生机理。 然后根据推导出的数学公式进行相关的数值计算，得出了合闸过电压与合闸相相位角及中性段残压的关系。利用MATLAB/SIMULINK仿真软件仿真出了电力机车通过电分相时真空开关操作过程中产生的过电压及涌流波形并对此进行了详细的分析，同时对辅助回路进行简化的模拟仿真分析得出了机车断电后辅助绕组的残压波形及开关合闸时辅助绕组的过流波形并进行分析。 最后将现场试验数据和理论分析及模拟仿真结果进行对比分析，验证了理论分析和模拟仿真结果的正确性和可行性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1电气化铁路牵引供电系统

1.2电分相

1.2.1器件式电分相

1.2.2锚段关节式电分相

1.3传统过分相技术存在的问题和自动过分相技术

1.3.1地面开关自动切换方案

1.3.2柱上开关自动切换方案

1.3.3车上自动控制断电方案

1.4一种新的地面开关切换自动过分相系统

1.5问题的提出

1.6本文研究的内容

第二章地面开关式过分相装置暂态过程分析

2.1截流过电压

2.2合闸过电压

2.2.1零输入响应

2.2.2零状态响应

2.2.3全响应

2.3合闸时机车主变涌流

2.3.1变压器合闸时磁通分析

2.3.2磁通变化的计算

2.4合闸时辅助电机系统过电流

第三章自动过分相暂态过程的数值计算和仿真分析

3.1相关参数计算

3.2真空开关合闸时中性段过压计算

3.3机车自动过分相时的MATLAB仿真

3.3.1电力机车模型

3.3.2电力机车自动过分相过电压仿真分析

3.3.3电力机车自动过分相时合闸涌流仿真分析

3.3.4真空开关合闸时辅助回路仿真分析

第四章现场试验分析

4.1试验内容

4.1.2试验项目、目的和设备

4.1.3试验过程

4.2试验录波情况及数据统计

结论

致谢

参考文献

攻读研究生期间发表的论文