铁路电气化：电气化铁路过电压产生的原因及对策

电气自动化论文范文下载：电气化铁路过电压产生的原因及对策摘要:电气化铁路绝缘事故频繁已是一个不争的事实,尤其在提速区段,将分相装置由器件式改为七跨式后更为突出。本文试图利用铁磁谐振的原理,以SS7型(7C、7D、7E)机车牵引快速列车通过虢镇牵引变1#馈线七跨式分相装置时的绝缘事故为突破口,探讨电气化铁路铁磁谐振过电压产生的原因及应采取的对策。关键词:电气化铁路铁磁谐振过电压1概况2005年8月25日～2007年3月12日,自从西宝段接触网分相改造后,虢镇牵引变1#馈线共发生跳闸106件,其中机车过分相跳闸103件,占总跳闸的97.2%,重合失败1次,多次击穿电力机车支持绝缘子、放电间隙等设备,两次烧伤接触网导线、吊弦、承力索,对运输生产造成了影响。由于短路频繁、短路点距牵引变电所很近(虢变约400m)、短路电流大(实测6100A～6400A,理论计算最大超过8000A,达到牵引主变、馈线断路器额定电流的6～8倍),其电动力、热效应等对牵引主变、馈线断路器等设备危害很大。因此,查清事故原因,消灭运行隐患,成为一项紧急任务。2原因分析2.1跳闸现象及设备结构分析牵引变电所.1馈线保护馈线开关跳闸是由馈线保护动作引起,该保护动作是否正常成为问题的关键之一。经试验分析,保护动作正常的条件如下:(1)馈线保护动作时各种信号、指令正常;(2)馈线保护启动故障探测仪指示短路距离正常(从接触网烧伤处、机车故障、现场发现机顶电弧的距离可以得到验证);(3)电流表每次保持在满量程刻度(1200A),说明确实有短路电流存在;(4)故障录波仪每次记录的短路电流、电压波形均表示馈线有短路存在;(5)为了进一步说明问题,在该馈线加装了微机保护,跳闸时记录的短路电流、谐波、波形等与上述四条吻合。因此,完全可以排除继电保护误动。.2牵引变电所设备每次跳闸巡视时没有异味,设备未有烧伤痕迹,值班人员未听到短路电弧声,可以排除因变电设备引起的原因。没2.烤1.脑2蚊接触睛网柴器件怒式电识分相弯装置法由三捞节绝挽缘体确组成围,受较电弓盖通过错时电纯流连栋续减日小,续直到票为零不,不倚会出抹现多泳次失骨电、维带电初的现冠象。石而七圈跨式漆电分秆相装显置则杨通过趣工作庭支抬伤高过剃渡为沈非工潜作支垂、中定性线盏降低木过渡谨为工也作支瓣进行纷机车汉过相循转换齿(出巨时相棍反)沿。由戒于铁胀道线撕路不直好、芒机车谦晃动近、接键触导番线摆夺动等蚊原因菠造成位机车辱受电匀弓频藏繁离权线,锐电压未互感袄器(写变压束器)丈失电住又重添新得秩电,钱相当骄于机妹车先粮切后絮合,恼这一幻过程竟可能鲁重复躁多次待,使快电路述瞬间尚产生饶多次哑过渡酒过程捏。竭2.嘴1.城3限电力朵机车洒与S旦S4竿型机馆车相湿比,啦韶山林7E杨型电雁力机担车将阀电压迟互感付器移粥在主子断路倒器之碌前,良其带移电与岩否只盒与受拐电弓绘的升集降有察关,垄与机绿车断六路器冰的开腰断无还关,遥而且寿电压蠢互感历器、课变压光器均呢是带晋铁芯苍的电疲感元巡件,症在冲摸击电布流下告电感麦量呈冤非线周性变蕉化,略使该重电路洁的过杏渡过己程不骄同于婆一般疲的电斥路变怪化。集2.秃1.唐4支供电子系统条供电寺系统讨存在软大量姓的集燕中参否数和祖分布访参数尺元件寇,均削以电不阻、希电感螺、电苍容的寨形式捧存在粥,尤风其分牛布电平容将柜空气跃作为确介质骂,受顶气温运、湿贸度、心天气袋变化嫩影响市很大磁。事知实上群,上璃述跳问闸与浙季节美、天种气有泛一定怨的关状联,咱而它拢往往牢是造利成谐纽振的蒸一个群主要析元件裁。倚2.普2原笛因分析析剩2.瘦2.汁1斩原因登归纳挺从上吩面的封排查察可以搅总结炸出:齿(1薪)电摩力机榆车的宵电压安互感胳器、解变压务器是歌具有捷铁芯呈的铁燕磁元继件;赤(2直)当稠机车置通过仔新式书电分已相装茎置时辅易形蜓成多坝次分晕、合持现象六;效(3另)供括电系负统的观分布弦电容礼在季相节、牢气候最等变社化下谎,其台参数雕可变谱。桂2.压2.命2擦电路踩模型止由上喉述分帆析,缠可建容立电记气化退铁路症谐振欲时的危电路代模型弹:跳(1治)将姐电力废机车趁的变沾压器企、电臭压互踪感器诵作为胸负载掠,它淡们是矛带铁兔芯的销电感摄元件柿,在悼受到寇外界修扰动让时铁宁芯易依饱和男,成每为变爹频元广件,冰等效苗为X毙。假孔定其冲它元剥件在议谐振冠前后坏均为掘线性能元件越。菊(2撤)其缓它变拜压器坟,供谢电线姻路、侧接触乏网的驾电感怎等效赚在2鞭5k先V侧法很小渡(5赤00卫00序kV阻A牵币引主赌变基沙频时献每相宏等效凡电抗铲1.瓣3蛋Ω价),差可以暴忽略崖。民(3杰)机么车牵喂引负暂荷是零一个挎变量受,与皮研究令的压砌互相逼比,稠电抗体很小天,可绝忽略费,假昏定过傻分相拢时机慕车负渐荷已矿降为脾零,药其它讨机车绣等效稍为与令负荷译成正劫比的喊可变逼电阻杆R。演(4粪)将瞎受电医弓在柿接触际网分另相过祥渡处战形成签多次畏分、轿合的断现象酷等效暂为高咬频开亮关K稀H。森(5姑)将艇供电狼系统晒的分炉布电蛙容等汁效为饿一组与可变稀电容海C,现牵引短变电季所的崖并电关容等西效为茎Cb露,开妻关等驼效为稳KC沃。筋(6载)将被电源块电势车等效廊为E悦。利帆用等度效电耐源定桑理,泽做出欲电气楚化铁靠路等摘效到买25赚kV程侧的乞电路晶模型拔如图魔一。玻2.国2.冤3申谐振摇原理介为了眯讨论边电气销化铁拆路铁秤磁谐员振过息电压桥,我起们首裳先从荷上述程等效膊电路箭开始强。由挤于电燥路中鹅有非啊线性迷的铁闲磁电土感元寻件存随在,洗特性古曲线福如图凭二中老的U肺L=智f(拜I)拆,发欧生谐尽振时航,回沉路不狗仅有蹦基频楼,还絮有高升频、东分频上谐波者分量运。我笛们先箩以基振频为是例,棋把谐幼振下波的电乳压、狐电流滥仍看粘作正用弦波梨,就唉可以加用交尝流符徒号法粉进行僚求解滨。井因为拳电感躲上的学电压酷和电裁容上鼻的电弓压符撇号相陷反,粱且电辣容是摸线性男的,陪即和刃IC疏的关液系是互一条章直线狗,即厕UC鞭=f央(I仆)。麦由图自二可愿知,嗓当隐ω银L>雕1/慢ω各C,查即U兔L>慧UC宗时,抢电路筒中的鼓电流赌呈感脸性;爸但随戴着电葵流的忌增大蜂,铁美芯饱蹦和,克电感松降低舱,两碰条伏卡安特思性相水交,温达到道谐振达点;根电流植再增傍加,疾UC认>U鼠L,笨电路竹中电共流变防为容凡性。占由电由路元烫件上啊的压背降与禽电源区电势酷的平睡衡关奔系可惊得:雀E=副UL郊-U揭C感以上润平衡抬时可桥用电翅压降影总和秒的绝改对值尝Δ柳U来免表示费,即沸E=滩Δ海U=料∣胸UL芹-U黄C颂∣让可做矩出闻Δ浅U与刊I的航关系裂曲线势Δ挂U=巴f(坚I)仙,如宅图二皆。电雄势E刮与喂Δ逮U相陕交,雪就是眯满足字上述因方程芒的点暖。由舅图二浴可以略看出孙,有森a1毯、a熊2、硬a3根三个励平衡润点。扎但这再三点画并不己都是浸稳定阳的。牲研究倡某一格点是虫否稳型定,打可先乘假定编回路驾中有项一微伞小的虾扰动走,分奇析此团扰动诱是否济能使炎回路站脱离挤该点音。例膀如a验1点馋,若豆回路爹中电测流稍郑有增孝加,杆出现导Δ柴U>交E,酸即电洽压降启大于陪电势泻,则宋外加识电势舌迫使做回路铜电流钥减小揭,回云到a扯1点搜。反心之,县若回呢路电洋流稍租有减游小,矛Δ厅U<蔽E,伸电压娇降小够于电岩势,搭则外匪加电师势迫僚使回寨路电追流增始大,对同样买回到雅a1慈点。慢因此告a1冶点是病稳定踢的。套用同叨样的辈方法昆分析粮a2全,a逼3点例,即执可发浓现a捷3点转是稳涛定的修,a耍2点忍是不杆稳定陡的。剖同时刑,从名图中复可以衣看出约,当扮电势皮较小惜时,波回路挖有两纵个可停能的迫工作炉点a谈1,丛a3捡,而进当E弟超过义一定甲值以剥后,慕可能氧只有猴一个渔工作繁点。快当有犬两个被工作某点时累,若拣电源董电势解是逐货渐上百升的牢,则机只能渔工作锄在非描谐振壶工作搬点a度1。欺为了凑能建秤立稳耐定的宇谐振贩点a挺3,稀回路荷必须详经过丸强烈昼的扰翁动过是程,茅这种躺经过弊过渡艰过程辫建立忌的谐阔振现贷象谓记之铁子磁谐匠振闲的赛“浙激发匆”轿。而泉且一排旦耍“否激发词”目起来橡以后坛,谐查振状浪态就惨可以津保持筋很长傻时间碧,不独会衰定减,杏直至落绝缘裕击穿郑、设闭备损作坏,拖破坏逮谐振石条件稀为止耕。这难里的料激发井因素那就是到等效庙的高纯频开裳关K劝H。螺以电吗压互妨感器铅为例耐。基慧频时箩,按段照二风次负奏荷5抖0%蚂计算叹,S阳=1弊0V狂A,悔"!决所以秃X=么25摆00权02惊/1竿0=壤62装.5勺M跃Ω坛,在写扰动愧条件晚下,冻感抗仆将有价从味62妇.5掌M妙Ω挣往小塌变化蠢的趋键势。赵虢镇覆牵引匙变电读所并旱电容胶采用背两串标五并砌,基判频时蛋每组拍容抗吗Xc律=6逃36单Ω插。若狐忽略朝可变重电容膏Cb跟和可扯变电闯阻R惨,谐封振前眉,粗62边.5羞M觉Ω喜>6壮36床Ω利,即士符合盲谐振虑条件闹ω钩L>野1/升ω笛C,弊若在树扰动敞条件晓下,障某一寨时刻缝达到横ω霞L=徒1/多ω伤C,副电路攀将发闪生谐你振。遗实际摊上,眨由于卫铁磁茄元件样的变隙频作员用,丝即使催防止稍了基摘波谐王振,纳也可梳能产罗生高婚次谐悦波或婶分次艺谐波悬谐振籍。此珍类谐摘振机猾理非栽常复狮杂,驳目前捕只能乘根据付电路劲方程拐求得畏近似行解和至判断宫解的穷稳定护性,他以便推从理拦论上专认识犁非线欣性谐哑振的事出现祸、存叼在及虎其特诉征。渠也就欲是说援,只串能做熟定性籍分析尸,很纳难做怒出定继量分洪析。哲根据师过电蚊压的守特点朋对电岸路进未行综棒合考笨虑后户,先炊假定峡符合遇铁磁瞒谐振僻条件经,然魄后再页破坏扩谐振宅条件窝。若当过电宿压消菌失,俩说明距假设惰条件杠正确蜻,即私先理软论分般析,恐再实咽践验应证。园2.斯2.森4掠电气浮化铁衬路负茶荷的裁特点叫由于探单相装负荷戚的特云点,寒牵引浓供电拐系统纺正常厘的工讽作状荡态即裳处于介可能拢谐振嫩的状治态,证如严咬重的喜不同针期操宇作(脂两条斥馈线氧上的欧机车皂不同吵时合未闸或裳不同荷时有布负荷大),刺非全捆相运膏行(阴一相恭馈线城停电锐或无更机车赚负荷砖);抽而且香扰动妈条件便经常沾存在药,如摊受电拾弓离刘线;测机车绞的压范互或悔变压候器均木是铁亩芯电面感元烦件等裁。育2.破2.回5尘对电弄力机紫车几阀种运紧行情栏况的绑综合臂分析献(1揪)电滨力机司车断回电过愈分相梅:当专SS坛4型住机车半断电蜜过分役相时嘉不会顶产生屈过电崖压,渠而S缺S7纠型机错车要费产生该过电逆压,笔其根秃源是行电压团互感垃器接耐在主谊断路卵器之萌前。很(2它)电冻力机带车带局电过针分相泪(机创车负惜荷降而为零堵):阔由于袋变压段器、公电压摔互感咽器相耽当于千空载起运行怠,在左扰动起条件浇,均跟有可饼能产厉生铁递磁谐毛振过援电压辉。贪(3智)电蒜力机霉车带卖电过夺分相矩(机担车负裳荷未敲降为盏零)耐:有乱功负限荷是扯阻尼傍振荡吴和限碰制谐元振过悄电压充的有嫩利因关素,称根据兰铁磁默谐振走回路挑的损买耗电萄阻小袄于临雾界电梅阻值往的谐拾振条缠件,疾会产丛生谐盐振,奇但次失数要基明显烛减少般。兆(4蛮)根杰据跳凤闸情抵况分歪析,庄过电运压造颂成的吗机车扑故障存远多鼓于接课触网休,而粱且没后有造缩成机夕车故恐障的戒过电亦压次制数更皮多(牛机车兰上可疼以看筒到电予压表稍猛然址上升看),预这些歪没有题造成安绝缘畅事故超的过首电压呈,由当于累抛积效罪应,柔对机凭车设屠备的吗绝缘皱同样归具有霉危害稠,如插果放秩电间张隙烧克伤间圾隙变女大时梢,极街有可瑞能造匙成机者车避参雷器胆损坏晚、爆政炸、腰支持才绝缘迟子击两穿、塘电压丹互感笨器甚般至变置压器持烧坏改。怪综上锐所述陶,这痰种跳久闸是斥在机肥车受傻电弓橡与接垮触网亿多次恨分、欺合的霜扰动葱条件庄下,脊电力魂机车闯的铁击芯电刷感元突件发钳生变汽化,切与供故电系蚊统各档参数克在特蚕定条及件下辆匹配军而发伯生铁偿磁(今非线攀性)身谐振触过电石压所贺引起巩的绝舱缘事提故。努产生者这种掩现象宪的原塘因在希电气懂化区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