牵引网离线过电压分析

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1、西南交通大学学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：弓呜日期：加7．立、3f．，西南交通大学硕士研究生学位论文第1页第一章绪论1．1问题的提出随着国家《中长期铁路网规划》与中长期铁路网调整规划的相继实施，我国的铁路运输将迎来前所未有的发展。规划中

2、明确指出了我国将建设客运专线及城际铁路达到1．6万公里以上，客车速度的目标值达到每小时200公里及以上【l】。由于投入运营的电力机车的运行速度越来越高，相应地在电力机车的高速运行中引发的绝缘事故也就越来越频繁的显现了出来，从而将严重影响我国电气化铁路的正常运营与发展。对于电气化铁路的牵引供电系统来说，电力机车需要通过其顶部的受电弓与接触导线的滑动接触来获取机车运行所需要的电能，接触网不仅是牵引供电系统的主要供电设备，并且还是一种较薄弱的供电装置，受电弓与接触导线的接触状态将直接影响电力机车的取流质量

3、，从而影响着电力机车的正常运行。因此，受电弓与牵引网的关系(即弓网关系)对整个电气化铁路的正常运营就起着非常重要的作用。电力机车高速运行时受电弓与接触线将很难获得连续稳定的接触，从而弓网系统将很难获得连续稳定的受流，而机车受电弓与接触导线在接触状态较差时又将会出现很多问题。受电弓与接触网接触不良时就会发生弓网分离这种被称为“离线’’的不良状态。离线过程中产生的电弧和火花既会直接烧伤或熔化受电弓的滑板和接触线的表面，又会造成瞬时过电压，其后果会使机车的工作电流时断时续、时大时小，并可能造成电力机车长时

4、间断电或引起主要设备的绝缘损坏，严重影响供电安全和铁路运输生产秩序。所以，电力牵引中的弓网关系是一个不可忽视的问题。从电力机车的实际运行中可以看出，弓网关系是目前制约我国高速铁路发展的重要瓶颈之一【2】。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示意图图1．1所示为电气化铁路牵引供电系统示意刚31。从图中可以看出，电力机车通过其顶部的受电弓与接触导线间的滑动接触来获取机车动力设备及其它用电设备正常运行所需要的电流。受电弓与接触线间连续不间断的滑动接触是保证机车连续稳定受流的必

5、要条件之一。对高速运行的电力机车来说，受电弓与接触线将很难获得稳定的滑动接触。当接触状态恶化时将会产生许多问题，其中主要就有受电弓与接触线间电弧的产生、受电弓滑板和接触线的过度磨损以及接触悬挂部分与固定部分的摆动等，尤其是当机车在高速行驶时，这些不良运行情况将会变得更加严重。电力机车低速运行时，由于受电弓滑板与接触线的接触比较平稳，通常受电弓能够获得稳定的电流，但是当电力机车高速运行时，由于受电弓的垂直振动加剧，使得接触线的抬升量加大，受电弓和接触线均会发生与自身特性相关的振动，因此不可避免地就会产

6、生受电弓和接触线机械分离的现象，从而导致弓网系统受流质量发生严重恶化。由文献[4】可知当列车运行在较低速度时，受电弓与接触线能保持良好的接触，此时弓网系统的受流情况也比较良好，但随着列车速度的逐步提高，弓网系统受流质量将急剧恶化。在我国，高速运行的机车均设计为电力牵引，弓网系统稳定可靠的受流西南交通大学硕士研究生学位论文第3页就成为了电力机车高速运行所必须解决的重要问题之一。机车在高速运行中需要由牵引变电站通过馈电线、接触网经受电弓获取电能，这种受流方式只能依靠受电弓在接触网导线上滑动接触获取电流。

7、因此，保持受电弓与接触网导线良好的滑动接触以使列车能够连续稳定地获得电流是电力机车高速运行的必备条件之一。由于接触网导线自身的不平滑、敷设的不平顺以及弓网系统的振动，会使得受电弓与接触网导线发生瞬时脱离的现象，我们称这种现象为“离线"，一般用离线率即受电弓离线时间与整个运行时间的比来表示【5】。受电弓与接触线脱离不仅会使机车受流质量恶化，同时还会使受电弓与接触线间产生电弧、增加噪声、影响沿线通信线路、电蚀接触网导线和受电弓滑板，从而降低接触网导线与受电弓滑板的使用寿命。因此，在电力机车高速运行中受电

8、弓与接触线保持良好的滑动接触是高速列车弓网系统受流所必须要解决的问题之一。为保证受流质量，接触网导线的波动速度至少要大于1～4倍的列车速度【4】。这是由于接触网导线是柔性悬链线，它在受电弓的抬升力作用下，导线会发生变形而产生波动，这种波动会沿接触网导线方向传递。因此，对于高速铁路的接触悬挂来说，其质量要求也较高，总的来说主要有以下三点：第一，具有能够传递强大的牵引电流的能力；第二，沿跨距内，接触线对钢轨轨面的高度相对保持一致，受电弓沿接触线的运行轨迹基本呈水平状态；第