高速动车组防雷模型

2021-11-20 · 阅读230

1模型建立

1.1牵引供电系统模型

牵引网是由馈线、接触线、承力索、钢轨、回流线、变电所等组成的牵引供电回路。牵引网的几何结构如图1所示,本文采用频变参数模型作为悬挂导线的模型。为防止在所研究的时间范围内,传到两侧线路末端的反射波沿线路返回后对雷击点处过电压的影响，在线路末端分别连接一条长的、与所研究线路具有相同特性的线路。由于接触网支柱高度一般低于30 m,仿真采用集中电感模型来模拟支柱模型,该模型将支柱作为集中参数电感和接地电阻相串联。

1.2绝缘子闪络模型

绝缘子闪络过程的准确模拟无论是对反击还是绕击侵入波的计算都非常重要。本文采用电压控制开关的方法来模拟绝缘子的闪络过程,采用将绝缘子冲击放电的50%(记为Uso%)与绝缘子伏秒特性模型相结合的方式作为绝缘子的闪络判据,当绝缘子两端电压.与其伏秒特性曲线相交或两者不相交但是超过Us0%时开关导通,绝缘子发生闪络放电。在标准雷电波下绝缘子伏秒特性为：

1. 3车载氧化锌防雷器模型

避雷器模型主要在于模拟其非线性的伏安特性曲线,仅用一个非线性元件不能完全模拟避雷器的动作过程。文中采用IEEE工作组3 4. 11提出的模型,见图2。已知动车组氧化锌避雷器的标称放电电流为10 kA,动作电压为60. 5 kV ,标准雷电冲击残压最大值为94 kV。

1. 4冲击电晕模型

导线上雷击过电压大于导线的起晕电压时,在导线周围就会产生冲击电晕,电晕的产生引起导线对地电容和电导的增大。图3为冲击电晕模型,K闭合时产生冲击电晕采用动态电导G。和动态电容C。来拟合冲击电晕的伏库特性,动态电导用以表征冲击电晕引起的能量损耗,动态电容表征起晕后伏库特性曲线_上升段非线性特点,两者均随导线电压变化。

2牵引网-动车组仿真模型

现行规程中推荐的交流线路耐雷水平计算方法不考虑工作电压的影响,而且接触网电压等级较低,因此在模型中忽略接触网电压的作用。文中雷电流采用波形为26/50μs的双指数波,对于雷电流的波过程,在大电流30~200kA范围内波阻抗比较稳定,为600~3002,取仿真中雷电通道波阻抗ZR=300 2,土壤电阻率为100 Q. m。由于雷电流为μs级别,等值频率约为1 MHz,此时变压器绕组为高阻性,杂散电容为低阻性，雷电压以电容分压的形式传递，变压器可用入口电容来等值。仿真计算中,车载牵引变压器的入口电容设为500 pF ,电压互感器的杂散电容设为100 pF。动车组主电路如图4所示,图中1号车(TC01)和8号车(TC08)为拖车，2号车(M02)和4号车(MH04)、5号车(MB05)和7号车(MB07)为动车,3号车(TP03)和6号车(TP06)为受电弓所在车。受电弓设在3号和6号车车顶,受电弓与车顶高压箱内设备通过高压电缆连接,断路器放置在车顶的高压设备箱内，车载变压器位于3号和6号车车底。受电弓端及断路器输出端分别设置一个避雷器。车顶高压电缆总长103 m,分布在3号车到6号车的4辆车车顶,电缆跨越车辆时,采用电缆终端连接,每段高压电缆的屏蔽层采用单端接地,变压器一次侧和主断路器也通过高压电缆连接。仿真电路图及模型参数数值如图5和表2所示，模型中R;为车体连接线电阻;Rs和Lg分别为接地电阻器电阻及其寄生电感;R:为接地碳刷电阻;R;和L,为每节车体对应钢轨的电阻和电感值,单位长度钢轨电阻R=0.073 4 Q/m,电感L=0. 143 μH/m,已知首车车厢长度为25. 86 m,其他车厢为24. 83 m,将所有车厢均近似为25m。中为防雷www.zvspd.com