hxd3型电力机车带电过分相的过电压分析与抑制措施

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1V页5．1晶闸管选相开关抑制过电压⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．515．1．1晶闸管开关抑制截流过电压⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5l5．1．2晶闸管开关抑制合闸过电压⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯525．2RLC吸收装置抑制过电压⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一545．3氧化锌避雷器(MOA)抑制过电压⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．565．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯：⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．58结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯60主要结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．60课题展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．61致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯62参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯64攻读硕士期间发表的论文及科研项目⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯66西南交通大学硕士研究生学位论文第1页1．1研究背景及意义第1章绪论当前，正在建设中的“山西中南铁路通道”是连接我国东西部的重要煤炭资源运输通道，设计

3、为30吨轴重，开行万吨大列，是目前我国第一条真正意义上的重载铁路，也是目前世界上一次建成里程最长的重载铁路，建成后将标志着我国重载铁路发展迈入“中南时代”。我国现有的重载线路上电力机车均采用主断路器断开过关节式电分相形式，机车断电惰行通过电分相区段，速度损失较大，在连续坡道、机车紧急制动等特殊条件下易造成重载列车停在中性段内等影响铁路运输情况出现，如果重载列车采用主断路器不分闸形式带电过分相，则可以避免此类情况发生。电力机车带电过电分相是指：在地面开关切换自动过分相方式中，根据安装在地面的感应装置反馈信号控制两供电臂问电源轮换为中性段供电，电

4、力机车主断路器不断开、带负载通过电分相的运行技术。电力机车在不分闸通过牵引变电所处和分区所处的电分相时，地面配合真空开关频繁切换，整个过程中不断出现牵引网一电力机车一电分相系统的电气参数变化，机车、牵引网和电分相系统不断的从一个状态变化到另一个状态，会产生电压电流等电磁参量复杂变化的动态过程。地面开关切换自动过分相技术在我国已有一些铁路单位做过部分研究，但由于过电压导致主回路产生谐振、破坏主回路绝缘、降低断路器触头寿命、开关切换可靠性无法保证(拒动、寿命短等)等技术原因，地面开关切换自动过分相技术还没有在我国电气化铁路上实际投入运行。目前，还

5、没有一种成熟可靠的措施能够有效抑制电力机车不分闸过电分相过电压的产生，并且消除该过电压的影响，所以本文结合HXD3型大功率电力机车仿真模型，研究地面开关切换自动过分相时过电压的产生机理、对电磁暂态过程进行理论仿真分析，这将对提出针对该过电压的抑制措施产生重要帮助。西南交通大学硕士研究生学位论文第2页图1—1电气化铁路牵引供电系统的简要构成图1．2电气化铁路电分相我国电气化铁路采用单相工频交流的形式对电力机车供电，为了平衡电力系统A、B、c三相负荷电流基本对称，牵引变电所对接触网不同供电臂实行n、口两相供电，为了防止相间短路，每隔20km-30

6、km左右在分区所处利用电分相装置实现不同相供电臂间电气隔离，即称之为电分相，我国电气化铁路主要采用锚段关节式电分相形式【12】。电分相一般设置在分区所出151和牵引变电所处、铁路局分界处、两供电臂交界处，具体设置位置由列车运行方式、线路条件、供电线路分布、调车作业、进站信号机位置等多种因素共同决赳。71。1．2．1器件式电分相器件式电分相：利用分相绝缘器实现电分相，分相绝缘器有单元件和多元件两种，单元件结构由一根绝缘元件组成；多元件结构由三节或四节绝缘元件组成，绝缘元件由环氧树脂玻璃压制而成，表面涂有机硅油。由于分相绝缘器较重，在接触网上形成

7、“硬点”，导致弓网磨耗较大，只适用于低速线路的接触网。1．2．2带中性段的绝缘锚段关节式电分相带中性段的绝缘锚段关节式电分相：将一个或两个长度较小的锚段嵌入两个完全独立的锚段间，形成关节式电分相。在无列车通过时，该锚段内无直接电源供电，处于“无电”状态(由于供电臂接触线与中性段接触线间静电感应存在，无列车通过时，西南交通大学硕士研究生学位论文第3页中性段也存在相应的对地电压，并不是真正的无电)，故称之为中性段，其作用是为受电弓提供运行“轨道”，其长度由列车编组、受电弓间距、升弓数量、受电弓之间的电气联接等多类因素确定。(a)直线区段平面图(b

8、)曲线外侧平面图图1．2四跨绝缘锚段关节式电分相平面结构图1．3现有过电分相方式1．3．1手动过分相手动过分相方式主要是指列车驾驶司机人工转换的方式，即整个过分相过