高速動車組防雷模型

2021-11-20 · 閱讀335

1模型建立

1.1牽引供電系統(tǒng)模型

牽引網(wǎng)是由饋線、接觸線、承力索、鋼軌、回流線、變電所等組成的牽引供電回路。牽引網(wǎng)的幾何結(jié)構(gòu)如圖1所示,本文采用頻變參數(shù)模型作為懸掛導(dǎo)線的模型。為防止在所研究的時間范圍內(nèi),傳到兩側(cè)線路末端的反射波沿線路返回后對雷擊點(diǎn)處過電壓的影響，在線路末端分別連接一條長的、與所研究線路具有相同特性的線路。由于接觸網(wǎng)支柱高度一般低于30 m,仿真采用集中電感模型來模擬支柱模型,該模型將支柱作為集中參數(shù)電感和接地電阻相串聯(lián)。

1.2絕緣子閃絡(luò)模型

絕緣子閃絡(luò)過程的準(zhǔn)確模擬無論是對反擊還是繞擊侵入波的計(jì)算都非常重要。本文采用電壓控制開關(guān)的方法來模擬絕緣子的閃絡(luò)過程,采用將絕緣子沖擊放電的50%(記為Uso%)與絕緣子伏秒特性模型相結(jié)合的方式作為絕緣子的閃絡(luò)判據(jù),當(dāng)絕緣子兩端電壓.與其伏秒特性曲線相交或兩者不相交但是超過Us0%時開關(guān)導(dǎo)通,絕緣子發(fā)生閃絡(luò)放電。在標(biāo)準(zhǔn)雷電波下絕緣子伏秒特性為：

1. 3車載氧化鋅防雷器模型

避雷器模型主要在于模擬其非線性的伏安特性曲線,僅用一個非線性元件不能完全模擬避雷器的動作過程。文中采用IEEE工作組3 4. 11提出的模型,見圖2。已知動車組氧化鋅避雷器的標(biāo)稱放電電流為10 kA,動作電壓為60. 5 kV ,標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊殘壓最大值為94 kV。

1. 4沖擊電暈?zāi)Ｐ?

導(dǎo)線上雷擊過電壓大于導(dǎo)線的起暈電壓時,在導(dǎo)線周圍就會產(chǎn)生沖擊電暈,電暈的產(chǎn)生引起導(dǎo)線對地電容和電導(dǎo)的增大。圖3為沖擊電暈?zāi)Ｐ?K閉合時產(chǎn)生沖擊電暈采用動態(tài)電導(dǎo)G。和動態(tài)電容C。來擬合沖擊電暈的伏庫特性,動態(tài)電導(dǎo)用以表征沖擊電暈引起的能量損耗,動態(tài)電容表征起暈后伏庫特性曲線_上升段非線性特點(diǎn),兩者均隨導(dǎo)線電壓變化。

2牽引網(wǎng)-動車組仿真模型

現(xiàn)行規(guī)程中推薦的交流線路耐雷水平計(jì)算方法不考慮工作電壓的影響,而且接觸網(wǎng)電壓等級較低,因此在模型中忽略接觸網(wǎng)電壓的作用。文中雷電流采用波形為26/50μs的雙指數(shù)波,對于雷電流的波過程,在大電流30~200kA范圍內(nèi)波阻抗比較穩(wěn)定,為600~3002,取仿真中雷電通道波阻抗ZR=300 2,土壤電阻率為100 Q. m。由于雷電流為μs級別,等值頻率約為1 MHz,此時變壓器繞組為高阻性,雜散電容為低阻性，雷電壓以電容分壓的形式傳遞，變壓器可用入口電容來等值。仿真計(jì)算中,車載牽引變壓器的入口電容設(shè)為500 pF ,電壓互感器的雜散電容設(shè)為100 pF。動車組主電路如圖4所示,圖中1號車(TC01)和8號車(TC08)為拖車，2號車(M02)和4號車(MH04)、5號車(MB05)和7號車(MB07)為動車,3號車(TP03)和6號車(TP06)為受電弓所在車。受電弓設(shè)在3號和6號車車頂,受電弓與車頂高壓箱內(nèi)設(shè)備通過高壓電纜連接,斷路器放置在車頂?shù)母邏涸O(shè)備箱內(nèi)，車載變壓器位于3號和6號車車底。受電弓端及斷路器輸出端分別設(shè)置一個避雷器。車頂高壓電纜總長103 m,分布在3號車到6號車的4輛車車頂,電纜跨越車輛時,采用電纜終端連接,每段高壓電纜的屏蔽層采用單端接地,變壓器一次側(cè)和主斷路器也通過高壓電纜連接。仿真電路圖及模型參數(shù)數(shù)值如圖5和表2所示，模型中R;為車體連接線電阻;Rs和Lg分別為接地電阻器電阻及其寄生電感;R:為接地碳刷電阻;R;和L,為每節(jié)車體對應(yīng)鋼軌的電阻和電感值,單位長度鋼軌電阻R=0.073 4 Q/m,電感L=0. 143 μH/m,已知首車車廂長度為25. 86 m,其他車廂為24. 83 m,將所有車廂均近似為25m。中為防雷m.kaiyuanfeather.com.cn