基于PSCAD的电力机车HEMP注入效应仿真∗
2021-01-30范丽思魏子鹏
周 行,范丽思,魏子鹏,赵 强
(石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,河北 石家庄050043)
0 引言
高空核电磁脉冲(High-altitude Electromagnetic pulse, HEMP)峰值场强高达5 kA、上升沿仅20 ns、瞬时能量与高频成分均远高于雷电流脉冲,对各类电子设备及各种长度导线、电缆的响应最大可以造成暂时或永久的功能损伤.目前的文献研究多是牵引供电系统稳态谐波干扰及雷电流防护,而对于HEMP的防护研究较少.文献[1]研究了稳态情况下机车的谐波情况;文献[2]研究了HEMP辐照下的线缆耦合情况;文献[3]比较了1976和IEC 1996两种标准下的HEMP电缆耦合情况;文献[4]利用PSCAD/EMTDC仿真软件,研究了电力机车升弓浪涌过电压水平;文献[5]研究了注入式HEMP对电子设备的损伤效应;文献[6]研究了架空线路的电磁脉冲暂态响应计算;文献[7]研究了车辆的强电磁防护措施.上述研究成果多集中于对电力系统的HEMP线缆耦合效应或电力机车的稳态谐波影响,而缺乏对机车的HEMP防护研究.然而随着我国经济的发展,铁路在国民生产生活中的作用也愈加重要,因此对其电磁防护研究有着十分重要的意义.
本文利用PSCAD/EMTDC仿真软件建立了简化的牵引供电系统、电力机车以及HEMP电流源模型,分析了HEMP注入某接触网点时,对电力机车内部的影响效应.
1 牵引网仿真建模
针对某单线铁路的一个供电区间进行建模和仿真,其牵引网长度为左臂30 km、右臂20 km,采用AT供电方式.其牵引供电系统仿真模型如图1所示.

图1 牵引供电系统仿真模型Fig 1 Simulation model of traction power supply system
其中部分模块的参数设置如表1所示……