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地铁弓网燃弧能量与牵引电流扰动分析

刘宝轩  
【摘要】:受电弓与接触线的良好接触是保障电力机车正常受流和安全运行的可靠前提。随着机车运行速度的逐步提高,弓网离线现象越来越频繁,弓网离线会引发弓网燃弧,弓网燃弧在一定程度上能够反映出弓网受流性能的优劣。弓网燃弧的频繁发生会造成弓网受流系统,尤其受电弓滑板的电气侵蚀,更严重甚至烧损接触网设备,引起变电所跳闸,威胁行车安全。因此,实现弓网燃弧在线监测的同时,及时定位并维护弓网受流薄弱点对于保障行车安全具有重要意义。 本文首先利用实验手段,测量得到了非接触式弓网燃弧检测装置的检测最小功率密度。搭建了一套弓网燃弧发生装置,模拟了交流燃弧、直流燃弧的发生过程,研究了输入电压幅值对燃弧能量的影响,结果表明,输入电压幅值与燃弧能量呈正相关性,且相同输入电压幅值、间隙距离情况下,直流燃弧比交流燃弧所释放的燃弧能量更大。通过分析交流燃弧电流频域特性可知,造成交流电流扰动的主要原因是电路中三次谐波成分的增加。直流燃弧实验中,测量得到了直流燃弧能量与燃弧特征波段250±10nnm紫外能量的关系方程,解决了实际弓网燃弧能量不能够检测的难题,并探讨了极性对燃弧能量、燃弧率的影响,分析结果表明,相同实验条件下,接触线为阳极较接触线为阴极情况,燃弧能量更大,燃弧发生对碳滑条所造成的电气侵蚀也更严重。 基于广州地铁二、三号线弓网燃弧试验检测数据,统计各检测区段机车启动、匀速、制动阶段弓网燃弧率、燃弧发生前后电流幅值,提取了500余次燃弧发生时刻燃弧信号、牵引电流信号和速度信号。根据EN50317要求,分析速度因素对燃弧率的影响,并通过对燃弧发生前牵引电流幅值、燃弧能量的统计,得出了燃弧能量与燃弧发生前电流幅值无关的结论。 最后,基于小波多分辨率分析与Parseval理论,将燃弧发生前后牵引电流扰动程度,作为燃弧发生对弓网受流危害程度的量化指标,分析了广州地铁二、三号线燃弧检测数据,得到了燃弧能量、燃弧持续时间与牵引电流扰动程度的关系方程,解决了过多定位燃弧发生点的难题。


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