地磁暴對高鐵牽引變壓器特性的影響研究.pdf

1、隨著我國高鐵的迅猛發(fā)展，與其相關(guān)的安全性研究已經(jīng)逐漸成為高鐵領(lǐng)域的核心問題。尤其近些年來，國內(nèi)外的專家學者對空間氣象所帶來的影響尤為專注。地磁暴作為一種極端空間天氣，發(fā)生時，會影響長距離輸電線路的正常運行，國內(nèi)外已發(fā)生多次由地磁暴所引發(fā)的電力事故。因為高鐵牽引供電系統(tǒng)類似于電力系統(tǒng)，均為長距離輸電工程;且我國高鐵建成時間短，尚未經(jīng)歷過太陽黑子極大期的考驗;牽引變壓器作為系統(tǒng)中的接地點，受地磁暴影響的可能更大，所以，研究地磁感應電流(GI

2、C，Geomagnetically Induced Current)對牽引變壓器特性的影響，具有很強的前瞻性和重要的社會意義。
　　本文首先介紹了高鐵牽引供電系統(tǒng)的構(gòu)成，分析了當?shù)卮疟┌l(fā)生時，GIC侵入牽引供電系統(tǒng)的機理。本文通過建立牽引供電系統(tǒng)的等效電阻模型，推導出GIC的理論幅值估算式。代入相關(guān)參數(shù)，得出GIC的理論估算范圍。為確定牽引變壓器中是否真實存在GIC，本文設計研發(fā)了GIC監(jiān)測裝置，并利用Multisim仿真軟件搭建

3、作為監(jiān)測裝置核心部分的電流調(diào)理電路，并驗證了電路的可行性。本文將該裝置投入運行，并完成了中國高鐵領(lǐng)域內(nèi)對GIC的第一次實測。通過將監(jiān)測數(shù)據(jù)與空間氣象預報對比，驗證了監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性。從而確定在牽引變壓器中確實存在GIC。
　　本文基于Matlab搭建單線式、全并聯(lián)式AT供電系統(tǒng)模型，通過仿真分析確定GIC的變化范圍，驗證GIC的理論估算公式。創(chuàng)新性地提出了牽引網(wǎng)等效電阻不對稱度的概念。搭建牽引變壓器空載試驗模型，得到牽引變壓器勵磁

4、電流畸變率隨著GIC幅值的增加而增加、也隨著等效電阻不對稱度的增加而增加的規(guī)律。證明了GIC對牽引變壓器勵磁特性存在的影響。
　　基于Ansoft Maxwell搭建牽引變壓器的有限元模型，得到牽引變壓器鐵芯內(nèi)磁鏈、磁密、漏磁、鐵芯損耗、繞組損耗隨著GIC幅值的增加而增加、也隨著等效等效電阻不對稱度的增加而增加的規(guī)律。證明了GIC對牽引變壓器電磁特性存在的影響。
　　針對GIC影響牽引變壓器工作特性的現(xiàn)象，本文介紹了相應的抑