[发明专利]适用于动车组车轨接地系统的三维等效电路模型构建方法

说明书

本发明公开了一种适用于动车组车轨接地系统的三维等效电路模型构建方法，具体为：基于动车组车体结构特点，将单节车体等效为长方体结构，其中横向边构成车体横向阻抗，竖向边构成车体垂直阻抗，纵向边构成车体纵向阻抗；将车体保护接地和工作接地等效为竖向的保护接地阻抗和工作接地阻抗；钢轨等效为平行钢轨阻抗；利用LCR测试仪分别对车体横向阻抗、车体纵向阻抗、车体垂直阻抗、保护接地阻抗和工作接地阻抗进行测量并计算实际阻抗。本发明更加清晰直观的表达了动车组接地系统的结构特点，能够有效的运用于动车组接地方式的优化设计，来抑制车体回流和减小车体过电压，使得动车组车载电气设备能够安全稳定的运行。

技术领域

本发明属于电气化铁路动车组安全运行技术领域，具体涉及一种适用于动车组车轨接地系统的三维等效电路模型构建方法。

背景技术

标准动车组牵引传动系统主要由牵引变压器、牵引变流器和牵引电动机组成。以8节编组的动车组(图1)为例，动车组三号车和六号车安装有牵引变压器，其接地方式为工作接地，变压器车两侧车体设置为动车，安装有牵引变流器对牵引变压器二次侧绕组电压进行整流逆变，给牵引电机供电，其接地方式一般为串电阻保护接地。一号车和八号车为拖车，接地方式为轴端直接接地。动车组一般安装有两套受电弓，为了避免在通过分相区时车顶高压电缆形成环流短路，动车在正常运行时，只会升起其中一个受电弓。当变压器车的受电弓升起时，车顶高压系统从接触网上取电受流，牵引电流经车顶高压电缆、车载真空断路器、隔离开关后，将电能传输到三号车和六号车的牵引变压器，再经整流逆变过程，转换成能控制列车运行的交流电压，给牵引电机供电，驱动列车运行。

动车组的接地系统按用途可以分为工作接地和保护接地，工作接地将变压器一次绕组出线端与接地装置相连，变压器一次侧牵引电流被引入轮对，经轮对送入钢轨，再由钢轨送至牵引变电所，实现牵引电流回流；而保护接地则是将动车组车体与接地装置连接，车体是车上众多强弱电设备的公共参考地，理想情况下保护接地可以确保车体与钢轨等电势，防止车载设备受到地电位浮动的干扰。

保护接地按照其接地结构划分，可以分为直接接地方式与串电阻接地方式。动车组直接接地方式是指动车组的车体底部通过接地电缆线直接与接地装置相连，以此实现车体与钢轨间的等电位连接。直接接地方式有利于降低车体电位，尤其是在特殊暂态工况下，车体上将产生暂态浪涌过电压，直接接地方式接地回路阻抗较低，有利于过电压快速泄放到钢轨，进而降低车体电位。但是，在正常运行工况下，车体与钢轨构成并联电路，由于车体阻抗较低，钢轨上的电流会进入车体，形成车体环流，直接接地方式接地回路阻抗较低，会使得车体接地环流现象更加严重。动车组串电阻接地方式是指动车组的车体底部与车轴上的接地装置间串联接入接地电阻器，以增大整个保护接地回路的阻抗值。在正常运行工况下，接地电阻器的高阻值能够有效抑制钢轨上的牵引电流通过保护接地回流到车体上。但是，由于接地电阻器内部含有一定的寄生电感，在特殊暂态工况下，接地电阻器将呈现出明显的高频阻抗特性，不利于车体浪涌过电压通过保护接地泄放到钢轨，造成车体过电压过高。动车组车体是车上众多强弱电设备的公共参考地，车体过电压过高容易造成车载设备绝缘损坏，严重影响动车组运行安全。由于动车组结构复杂，在实际运行过程中车体过电压和车轨回流会受到车体横向阻抗，纵向阻抗，钢轨阻抗，列车转向架阻抗等多方面因素的影响。

发明内容

为了能够更加立体，全面的分析过电压和车轨回流对列车运行的影响，能够更加直观有效的对动车组接地系统进行优化设计，来达到抑制车体回流和减小车体过电压的目的，本发明提供一种适用于动车组车轨接地系统的三维等效电路模型构建方法。

本发明的适用于动车组车轨接地系统的三维等效电路模型构建方法，包括以下步骤：