高速铁路燃弧电磁暂态影响：状态空间建模与抑制策略

本研究聚焦于高速铁路弓网燃弧引发的电磁暂态影响，特别是利用状态空间分析法进行深入探讨。在电气化铁路上，受电弓与接触网的良好接触对于列车的可靠运行至关重要。然而，弓网振动、轨道不平顺等因素可能导致弓网多次燃弧，产生高幅值过电压和电弧放电，对电力设备构成威胁，影响列车安全。 针对这一问题，文章首先提出了一种基于状态空间分析法的方法，对考虑弓网燃弧的牵引网在不同工况下的电磁暂态影响进行建模。作者以列车正常运行时首次发生弓网燃弧为例，详细阐述了牵引网分布参数模型的构建，非线性状态方程的建立，以及离散化求解算法的实施步骤。这种方法通过求解得到电弧电压和电流的特性波形，验证了模型的准确性和有效性。 进一步的研究中，基于状态空间分析法，作者扩展到弓网多次燃弧和熄弧的复杂情况，探讨了两种常见工况：列车高速运行和过分相。在这两种工况下，受电弓弓头电压的变化被细致地分析，并提出了相应的抑制策略。研究发现，高速铁路中的多次燃弧是造成列车电压畸变和暂态过电压的主要因素，表明状态空间分析法在分析高铁弓网非线性电弧影响方面具有显著优势。 值得注意的是，尽管已有众多电弧数学模型如Habedank等效模型和KEMA型断路器模型被用于电弧特性研究，但针对高速铁路弓网燃弧的实际电磁暂态影响的研究相对较少，且大多数研究集中在软件模拟层面。当前的研究工作需要对每种特定的非线性电弧模型进行参数匹配和初始化设置，这增加了模型应用的复杂性。 总结来说，本研究不仅深化了对高速铁路弓网燃弧电磁暂态影响的理解，而且为实际工程中的弓网保护措施提供了科学依据。未来的工作可能需要将更多的实验数据与数值仿真相结合，以优化模型的精度，并进一步推广到实时电力系统故障处理中。