弓网电弧动态特性的实验研究

发布时间：2021-01-20 03:22

　　弓网电弧的危害严重阻碍了高速铁路的发展。为提高列车运行安全性和稳定性,本文基于弓网电弧实验系统,开展了不同滑板材料、不同降雨环境和波动载荷下的弓网电弧实验,对电弧图像及电弧电压电流数据进行了采集和分析。阐述了弓网电弧的燃弧过程和燃弧机理,指出了不同降雨环境和波动载荷下弓网电弧电气参数的特点,分析了不同滑板材料、不同降雨环境以及波动载荷对电弧形态参数的影响。结果表明,降雨环境使燃弧过程更加剧烈,改变了电弧的形态,提高了生弧频率,缩短了燃弧时间;电流谐波总畸变率为小雨环境>大雨环境>无雨环境;无雨、小雨、大雨条件下燃弧时间依次减小、零休时间依次增大;燃弧尖峰、电弧电压、熄弧尖值为小雨环境>大雨环境>无雨环境;电弧平均功率为大雨环境>小雨环境>无雨环境;平均最小电阻值为小雨环境>大雨环境>无雨环境;电弧面积平均值、电弧周长平均值总体趋势是,小雨环境>大雨环境>无雨环境。波动频率相同时,电流谐波总畸变率随着波动振幅先增大后减小;随着波动振幅的增大,燃弧个数增加,燃弧时间变短;随着波动振幅的增大,燃弧尖峰电压、零休时间、电弧平均功率和电... 

【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

高速铁路规划图

在高速列车运行过程当中,正常运行时,受电弓滑板与接触网导线之间保持良好接触,弓网系统具有很好的受流质量。当弓网系统发生离线时,就会在滑板和接触线之间产生电弧或其它放电现象。如图2.1为高速列车的受电弓-接触网系统。与开关电器、变压器等电气设备中产生的电弧相比,由于弓网电弧产生于高速运动的户外复杂的环境中、容易受到随机因素的影响,且不设置专用的灭弧设备和灭弧手段,所以弓网电弧产生电弧的规律和特征以及造成的危害与其它电气设备中产生的电弧有显著差别。弓网电弧的产生主要来源于以下几个方面[53]:

在交流弓网电弧中,电流瞬时值随时间发生变化,电弧电流波形每周期通过零点两次。因此,交流电弧发展是一种动态过程,每当电流通过零点,电弧自行熄灭,之后过程中,满足一定条件时,电弧又会重燃。在交流电路中,当电流幅值和电弧弧长不变时,介质对电弧不产生明显的冷却作用,电弧可保持一段时间的稳定燃烧,因此交流电弧一个周期内电压与电流的关系曲线称为交流电弧伏安特性曲线。电流由负值过零的瞬间,电弧熄灭,此时加于电极之间的电压为电源电压,当电极间电压上升到燃弧尖峰后,电弧重燃。由于电弧具有较强的热电离作用,特性曲线存在明显的下降段,之后电弧电流由峰值开始减小,电弧电压开始回升,但由于弧柱热惯性,回升后的电压值低于初始值,此时的电压值称为熄弧尖峰。当电弧电流趋于零时,电弧电压也趋于零。电流过零后,又向反方向重燃。此外,弓网电弧离线伏安特性曲线并不关于原点对称,主要原因是产生弓网电弧的两个电极的形状和材料均不同,如图2.2所示[44]。研究过程中,有时也采用电弧电阻的概念来阐述弓网电弧的伏安特性。这里的电阻即为交流电弧动态电阻,计算方式为电压电流的瞬时值之比。弓网电弧本质上是一个非线性电阻[56]。


本文编号：2988269