动车组升降弓车体浪涌过电压分布研究

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1、国内图书分类号：TM862密级：公开国际图书分类号：621.3西南交通大学研究生学位论文动车组升降弓车体浪涌过电压分布研究年级2015级姓名霍达申请学位级别工程硕士专业电气工程指导老师高国强副教授二零一八年五月西南交通大学硕士研究生学位论文第2页ClassifiedIndex：TM501U.D.C：621.3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSTUDYONSURGEOVERVOLTAGEDISTRIBUTIONOFCAR-BODYCAUSEDBYPANTOGRAPHRA

2、ISINGANDDROPPINGOFEMUGrade：2015Candidate：HuoDaAcademicDegreeAppliedfor：MasterSpeciality：ElectricalEngineeringSupervisor：GaoGuoqiangMay.2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要动车组与普通电力机车相比在电气结构上具有很大差异。由于动车组高压电缆多，自动化程度高，车载电子装置容易受到升降弓车体浪涌过电压的干扰。一方面，车体浪涌过电压造成车载电子装置功能故障甚至绝缘击穿，比如速度传感器误报

3、甚至损坏等。另一方面，车体浪涌过电压会引起转向架构架和轴箱之间的绝缘老化或击穿牵引电机的轴承绝缘涂层，引起轴承电蚀。这些问题轻则导致设备运行异常，造成动车组晚点，重则威胁到乘客的人身安全。本文基于动态电路的基本知识，分析了升降弓车体浪涌过电压的产生机理，从“牵引变电所-牵引网-动车组”系统的角度出发构建了升降弓车体浪涌过电压仿真模型，基于模型分析了升降弓车体浪涌过电压的传播规律，设计试验验证了模型的正确性。从工程应用的角度讨论了车体浪涌过电压的影响因素，提出了车载电子装置在车体浪涌过电压作用下的绝缘配合方法。结果表明，升弓车

4、体浪涌过电压幅值不仅与电源电压、高压电缆等效电容和车体等效电感有关，还与电源等效内电感有关。升弓各节车体车厢顶至车厢底、车厢底至轴端和车厢横向端部的浪涌过电压波形变化趋势基本一致，在25μs内快速衰减至零，最大幅值为7kV。降弓车体浪涌过电压幅值不仅与电源电压、高压电缆等效电容和车体等效电感有关，还与降弓时刻高压电缆等效电容初始电压值有关。降弓各节车体车厢顶至车厢底、车厢底至轴端和车厢横向端部的浪涌过电压波形变化趋势基本一致，在35μs内衰减至零，最大幅值为6kV。升弓车体浪涌过电压的振荡频率不仅与高压电缆等效电容和车体等效

5、电感有关，还与电源等效内电感有关。降弓车体浪涌过电压的振荡频率主要与高压电缆等效电容和车体等效电感有关。升降弓车体浪涌过电压的主要频率分量在800kHz~1.4MHz之间。从整车来看，不论升弓过程还是降弓过程，车厢顶至车厢底、车厢底至轴端和车厢横向端部过电压幅值都为6车最高，向两边递减。使用接地电阻器、改变接地电缆长度和接地点数量主要影响车厢底至轴端的浪涌过电压。建议提高车载电子装置的浪涌试验电压。关键词：动车组；升降弓；车体；动态电路；浪涌过电压；接地；绝缘配合西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractEMU(

6、electricmultipleunit)isverydifferentwithtraditionalelectriclocomotiveinelectricalstructure.DuetolonghighvoltagecablesonthecarroofandahighdegreeofautomationofEMU,on-boardelectronicdevicesarevulnerabletosurgeovervoltagesincarbodyintheprocessofpantographraisinganddrop

7、ping.Ontheonehand,thesurgeovervoltagecausemalfunctionandeveninsulationbreakdownofon-boardelectronicdevices,forexample,falsealarmsorevendamagesofspeedsensors.Ontheotherhand,carbodysurgeovervoltagecanaccelerateagingofinsulationbetweenbogieframeandaxleboxorbreakdownbe

8、aringinsulationcoatingoftractionmotor,causingbearingerosion.Theseproblemscanleadtoabnormaloperationofon-boardequipment,causingdelayofEMUruningand