达成线高速列车引发的电容等设备故障解析与治理策略研究

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随着高速铁路的快速发展,“交-直-交”电力机车产生的高次谐波对牵引网的供电危害日益突出。引发的设备故障更是随处可见,严重危害到铁路的高速、安全、经济的运行。本文旨在找到可靠、简捷、经济的设备故障治理方案对既有线路进行了进一步的研究。本文首先对实际运行中发生的各种故障特点进行分析,并结合与既有高速铁路上发生的高次谐波谐振故障进行比较,发现两者有诸多的共同点。从而推测达成线的设备故障也是由高次谐波谐振引起的。接着,通过对电容器损坏的原因进行分析,得知电容器的损坏主要还是由谐波电流引起的过热老化而击穿。同时,结合对电流、电压放大原理和线路阻抗频率特性的分析得知。谐振时的谐波电流,作用在电力系统与牵引供电系统合成后的谐波阻抗上,导致母线中谐波电压分量急剧增高,在与基波电压合成后导致电压升高,升高的幅度由动车组激励的谐波谐振情况决定。随着频率的增大,最先出现的是并联谐振,之后串联谐振和并联谐振交替发生,谐振只在牵引系统参数达到谐振的条件时才某一段频率表现出来;并联谐振频率是固定的,由牵引网的结构和元件参数决定,不随机车位置的不同而变化;串联谐振频率是随机车位置而变化的。再接着,通过实际测试和仿真分析,证实牵引网谐振必然伴随着谐波电流的放大,且负荷距变电所越远,放大倍数越大。正是被放大的谐波电流,作用在电力系统与牵引变压器合成后的谐波阻抗上,导致了数十千伏的谐振谐波电压,从而引起母线电压有效值的显著升高,最终导致设备故障的发生。最后,提出几套治理方案,并在仿真平台上对其治理效果进行验证,同时对设备的经济投资做了估算,为最终设备故障的治理提供参考。
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