高速铁路电分相电孤模型与电弧运动发展规律研究
发布时间：2021-11-13 14:05
在高速铁路中,高速列车通过锚段关节式电分相时,存在工作支与非工作支的转换,弓网之间可能产生多次电弧,电弧受多物理场的耦合作用,可能进一步发展为异相短路故障、对地短路故障等,长时间稳定燃烧的电弧将烧毁接触线,严重影响高速列车的安全运行。由于结构的差异,高速列车过分相时产生的电弧要远长于弓网接触不良引发的离线电弧,因此,研究具有适用性的电分相电弧模型,分析电弧的运动发展规律,对故障类型的识别、后续继电保护方案的选配及定值具有重要意义。本文基于高速列车过分相这一特定工况,介绍了电弧产生的机理,分析电弧可能引发的故障类型,由于现场实验难以模拟实际弓网环境,且长弧实验危险性高,为此,文中利用数值模拟技术从三个方面对电弧进行建模,研究电弧的电气特性及其在弓网环境中的运动发展规律,辨识电弧可能进一步引发的牵引网故障类型。首先基于经典的电弧黑盒模型,对模型进行串联修正,研究模型中参数对电弧电气特性的影响,针对过分相这一特定工况确定模型参数的取值,在Simulink中搭建全并联供电系统,加入电弧模型并模拟异相短路故障,对比实际故障中电压电流的波形及谐波特征,验证电分相电弧数学模型的正确性。电弧黑盒模型从...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 电弧模型研究进展
1.2.2 弓网电弧研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第2章 电分相电弧模型的建立及适用性分析
2.1 高速铁路电分相结构及列车过分相
2.1.1 高速铁路电分相结构
2.1.2 列车过分相的电气过程
2.2 基于弓网环境的电分相电弧模型搭建
2.2.1 电弧黑盒模型
2.2.2 基于弓网环境的模型参数修正
2.3 异相短路电弧故障模拟
2.3.1 全并联AT供电系统的搭建
2.3.2 异相短路仿真结果分析
2.4 本章小结
第3章 多场耦合的电弧磁流体模型求解
3.1 电弧热等离子体特性及物性参数
3.1.1 电弧热等离子体特性
3.1.2 局部热平衡态空气电弧的物性参数
3.2 电弧磁流体模型
3.2.1 多场耦合关系分析
3.2.2 磁流体模型的数学表述
3.3 电弧磁流体模型的求解
3.3.1 计算流体力学软件Fluent简介
3.3.2 模型求解步骤
3.3.3 几何建模及网格划分
3.3.4 自定义模块
3.3.5 边界条件设置
3.3.6 求解器设置及结果分析
3.4 本章小结
第4章 基于链式思想的长电弧动力学建模
4.1 接触网几何定位及电流分布
4.2 电分相长电弧动力学模型
4.2.1 电弧链式模型
4.2.2 弧柱动力学模型
4.2.3 弧根动力学模型
4.3 电弧链式模型求解
4.3.1 电流元选取及微元调整
4.3.2 链式模型求解流程
4.3.3 仿真结果分析
4.4 电分相长电弧运动特性仿真
4.4.1 不同起弧初相角下的运动发展规律
4.4.2 不同起弧位置下的运动发展规律
4.5 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国高速铁路发展历程[J]. 中国机械工程. 2019(03)
[2]中国高铁带来的经济效益与社会效益分析[J]. 周耿平. 数字通信世界. 2018(02)
[3]基于改进Mayr模型的弓网离线电弧仿真分析[J]. 乔凯,刘文正,张坚,王天宇,龚兆丰. 铁道标准设计. 2018(05)
[4]高速列车弓网电弧模型及其电气特性仿真研究[J]. 刘耀银,陈旭坤,万玉苏,胡海星,高国强. 高压电器. 2017(11)
[5]弓网离线电弧对CRH380BL型动车组速度传感器的电磁干扰机理及抑制[J]. 朱峰,唐毓涛,高晨轩. 中国铁道科学. 2016(06)
[6]高速铁路中受电弓升弓过程弓网电弧电气特性[J]. 高国强,郝静,古圳,吴广宁. 高电压技术. 2016(11)
[7]考虑受电弓设备的高速列车列车风数值模拟研究[J]. 朱春丽,梁习锋,陈敬文,杨志刚. 铁道科学与工程学报. 2016(08)
[8]高速铁路弓网电弧仿真研究进展[J]. 邵岩,朱光亚. 电气化铁道. 2016(04)
[9]基于磁流体动力学模型的弓网电弧温度场仿真[J]. 郝长金,尹小兵,古圳,朱光亚,高波,吴广宁. 高压电器. 2016(07)
[10]长距离输电线路潜供电弧弧根跳跃与弧长剧变的物理机制与仿真[J]. 行晋源,李庆民,丛浩熹,李劲松,陈强,李庆余. 电工技术学报. 2016(12)
博士论文
[1]高速列车弓网电弧演化特性及其数值模拟[D]. 朱光亚.西南交通大学 2016
[2]长距离输电线路潜供电弧运动特性与动力学建模研究[D]. 丛浩熹.山东大学 2016
硕士论文
[1]高速动车组列车气动特性及安全性分析[D]. 李学全.大连交通大学 2017
[2]弓网电弧动态演化及其对弓网材料侵蚀特性研究[D]. 郝静.西南交通大学 2017
[3]交流接触网接触悬挂电流分布研究[D]. 何亚飞.西南交通大学 2017
[4]基于电流分布规律的接触网在线监测研究[D]. 马腾飞.北京交通大学 2017
[5]锚段关节式电分相过电压分析与抑制研究[D]. 张远.西南交通大学 2017
[6]国土开发型铁路的社会效益评价研究[D]. 程奋元.西南交通大学 2016
[7]高速列车弓网电弧动态模型研究[D]. 陈旭坤.西南交通大学 2015
[8]基于改进Habedank电弧模型的弓网离线过电压研究[D]. 范福强.西南交通大学 2014
[9]弓网电弧磁流体动力学模型及温度分布研究[D]. 韩伟锋.西南交通大学 2014
[10]半波长输电线路潜供电弧低压物理模拟与运动机理研究[D]. 陈全.山东大学 2012
本文编号：3493154
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 电弧模型研究进展
1.2.2 弓网电弧研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第2章 电分相电弧模型的建立及适用性分析
2.1 高速铁路电分相结构及列车过分相
2.1.1 高速铁路电分相结构
2.1.2 列车过分相的电气过程
2.2 基于弓网环境的电分相电弧模型搭建
2.2.1 电弧黑盒模型
2.2.2 基于弓网环境的模型参数修正
2.3 异相短路电弧故障模拟
2.3.1 全并联AT供电系统的搭建
2.3.2 异相短路仿真结果分析
2.4 本章小结
第3章 多场耦合的电弧磁流体模型求解
3.1 电弧热等离子体特性及物性参数
3.1.1 电弧热等离子体特性
3.1.2 局部热平衡态空气电弧的物性参数
3.2 电弧磁流体模型
3.2.1 多场耦合关系分析
3.2.2 磁流体模型的数学表述
3.3 电弧磁流体模型的求解
3.3.1 计算流体力学软件Fluent简介
3.3.2 模型求解步骤
3.3.3 几何建模及网格划分
3.3.4 自定义模块
3.3.5 边界条件设置
3.3.6 求解器设置及结果分析
3.4 本章小结
第4章 基于链式思想的长电弧动力学建模
4.1 接触网几何定位及电流分布
4.2 电分相长电弧动力学模型
4.2.1 电弧链式模型
4.2.2 弧柱动力学模型
4.2.3 弧根动力学模型
4.3 电弧链式模型求解
4.3.1 电流元选取及微元调整
4.3.2 链式模型求解流程
4.3.3 仿真结果分析
4.4 电分相长电弧运动特性仿真
4.4.1 不同起弧初相角下的运动发展规律
4.4.2 不同起弧位置下的运动发展规律
4.5 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国高速铁路发展历程[J]. 中国机械工程. 2019(03)
[2]中国高铁带来的经济效益与社会效益分析[J]. 周耿平. 数字通信世界. 2018(02)
[3]基于改进Mayr模型的弓网离线电弧仿真分析[J]. 乔凯,刘文正,张坚,王天宇,龚兆丰. 铁道标准设计. 2018(05)
[4]高速列车弓网电弧模型及其电气特性仿真研究[J]. 刘耀银,陈旭坤,万玉苏,胡海星,高国强. 高压电器. 2017(11)
[5]弓网离线电弧对CRH380BL型动车组速度传感器的电磁干扰机理及抑制[J]. 朱峰,唐毓涛,高晨轩. 中国铁道科学. 2016(06)
[6]高速铁路中受电弓升弓过程弓网电弧电气特性[J]. 高国强,郝静,古圳,吴广宁. 高电压技术. 2016(11)
[7]考虑受电弓设备的高速列车列车风数值模拟研究[J]. 朱春丽,梁习锋,陈敬文,杨志刚. 铁道科学与工程学报. 2016(08)
[8]高速铁路弓网电弧仿真研究进展[J]. 邵岩,朱光亚. 电气化铁道. 2016(04)
[9]基于磁流体动力学模型的弓网电弧温度场仿真[J]. 郝长金,尹小兵,古圳,朱光亚,高波,吴广宁. 高压电器. 2016(07)
[10]长距离输电线路潜供电弧弧根跳跃与弧长剧变的物理机制与仿真[J]. 行晋源,李庆民,丛浩熹,李劲松,陈强,李庆余. 电工技术学报. 2016(12)
博士论文
[1]高速列车弓网电弧演化特性及其数值模拟[D]. 朱光亚.西南交通大学 2016
[2]长距离输电线路潜供电弧运动特性与动力学建模研究[D]. 丛浩熹.山东大学 2016
硕士论文
[1]高速动车组列车气动特性及安全性分析[D]. 李学全.大连交通大学 2017
[2]弓网电弧动态演化及其对弓网材料侵蚀特性研究[D]. 郝静.西南交通大学 2017
[3]交流接触网接触悬挂电流分布研究[D]. 何亚飞.西南交通大学 2017
[4]基于电流分布规律的接触网在线监测研究[D]. 马腾飞.北京交通大学 2017
[5]锚段关节式电分相过电压分析与抑制研究[D]. 张远.西南交通大学 2017
[6]国土开发型铁路的社会效益评价研究[D]. 程奋元.西南交通大学 2016
[7]高速列车弓网电弧动态模型研究[D]. 陈旭坤.西南交通大学 2015
[8]基于改进Habedank电弧模型的弓网离线过电压研究[D]. 范福强.西南交通大学 2014
[9]弓网电弧磁流体动力学模型及温度分布研究[D]. 韩伟锋.西南交通大学 2014
[10]半波长输电线路潜供电弧低压物理模拟与运动机理研究[D]. 陈全.山东大学 2012
本文编号：3493154
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/3493154.html
