[发明专利]一种动车组车体接地系统优化的设计和验证方法

说明书

本发明公开了一种动车组车体接地系统优化的设计和验证方法，其步骤是：1、根据牵引网‑动车组的电气结构和接地系统，确定需要考虑接地系统优化分析的车‑网等值模型的元件；2、建立不同工况和不同接地方式下的车‑网等值模型；3、通过车‑网等值模型的仿真得到不同工况和不同接地方式下的车体电压和车体电流；4、通过分析不同工况下接地方式对车体过电压电流普遍的影响规律设计接地系统的优化方案；5、利用基尼系数法验证优化方案的有效性。本发明考虑因素全面，同时增加验证过程，具有一定普适性和准确性。

技术领域

本发明属于动车组车体接地系统优化领域，具体涉及一种动车组车体接地系统优化的设计和验证方法。

背景技术

高速铁路中，车体过电压和车体过电流是影响动车组接地安全和可靠运行的两个重要问题。由于试验条件的限制，已有学者一般通过建立车-网等值电路模型及模型的数值计算或软件仿真研究接地方式对车体过电压或车体大电流的影响。动车组运行中不可避免经历电磁暂态工况(如过分相、降弓)，导致车体出现浪涌过电压。为抑制过电压，一些学者提出了一些针对性的车体接地优化方案。这些设计虽然能有效抑制某些电磁暂态工况下的车体过电压，但也可能对其他常见电磁暂态工况的浪涌过电压抑制起到相反的效果，或者使某些工况下的车体大电流更严重。以增加车体接地点的优化方案为例，该方案虽然能有效抑制采用集中接地方式动车组在很多电磁暂态工况下的车体浪涌过电压，但也使从钢轨进入车体回流的通道变多，造成更严重的车体大电流。同时，一些学者针对较严重的回流上车现象提出了车体大电流的抑制方案，但没有考虑该方案对电磁暂态工况下车体浪涌过电压电流的影响。

综上，已有相关研究存在不足：

(1)接地优化只针对某一种或两种工况设计，或只针对车体过电压和车体大电压两者的一种进行抑制设计。

(2)用于接地优化分析的车-网等值模型没有全面考虑车体过电压或车体大电流的源头和影响因素，如：已有的动车组降弓工况的车-网等值模型没有考虑接触网和车体之间的电场耦合，该耦合虽然在动车组正常行驶时对车体电压电流的影响较小，但在高频电磁暂态电气环境中是车体浪涌过电压电流重要的影响因素之一。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供一种动车组车体接地系统优化的设计和验证方法。

一种动车组车体接地系统优化的设计和验证方法，具体步骤为：

步骤1：根据牵引网-动车组的电气结构和接地系统，分析车体电压电流的源头和影响因素，确定需要考虑用于动车组接地系统优化分析的车-网等值模型的元件；

步骤2：建立不同工况和不同接地方式下的车-网等值电路模型；

步骤3：通过车-网等值模型的仿真得到不同工况和不同接地方式下的车体电压和车体电流，并计算相应的车体最大电压峰值和车体最大电流峰值；

步骤4：以降低各种工况下的车体过电压和车体过电流为目标，通过分析不同工况下接地方式对车体过电压电流普遍的影响规律设计接地系统的优化方案；

步骤5：利用基尼系数法验证优化方案的有效性。

进一步的，步骤1中车体电压电流的影响因素包括：

f1、工作接地系统和车体接地系统的接地方式；

f2、接触网与车体之间的容性耦合；

f3、车顶高压电缆与车体之间的容性耦合；

f4、车顶高压电缆、车体、动车组接地系统和轨道的参数；

f5、受电弓与车体之间的耦合电容和电压互感器等值电感。