[发明专利]一种电气化铁道无开关切换自动过分相装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电气化铁道无开关切换自动过分相装置。

背景技术

单相系统所具有的结构简单、建设成本低、运用和维护方便等优点，决定 了铁路系统在电气化铁路上普遍采用单相工频交流电为铁路机车供电。而作为 供电部门的电力系统则希望铁路系统从电网三相对称地取用电流，从而避免在 电网中引起过多的负序电流。为满足该要求，电气化铁道采用相序轮换、分段 分相供电的方案，在铁路沿线每20-25km作为一个供电区段，各个区段依次分 别由电网中的不同相供电。这种分段供电、轮流换相的方式形成了电气化铁路 牵引供电系统的一个独特结构-电分相。由于采取分段供电方式，每段的相位 亦不同，段与段之间需通过适当方式进行绝缘，这种段与段之间的绝缘结构即 称为电分相。列车在运行过程中，从一个供电段过渡到另一个供电段的过程， 称为列车过分相。由于分相频繁，列车司机必须在极短时间内完成过分相步骤， 司机劳动强度极大，特别是在高速铁路中，过分相几乎无法由司机手动完成， 必须采用自动过分相技术。为使动车组或电力机车顺利过分相，多种过分相解 决方案被提出来，主要有车载自动过分相、地面自动过分相方案等。

车载自动过分相通过列车与地面信号的配合，在列车上通过列车控制系统 模拟司机手动过分相，即自动断辅助电路、断主断路器、合主断路器、合辅助 电路等一系列操作过程。该过分相方式的最大特点是列车过分相时，需断电， 列车靠惯性通过中性段，既影响列车的运行速度，同时又由于主断路器频繁开 闭，主断路器的使用寿命大受影响，增加了投资和运行费用；切换动作频繁造 成的过电压，还会影响机车的电气设备；在切换过程中还可能出现铁磁谐振现 象，影响自动过分相的可靠性。

地面自动过分相，则是通过地面开关设备与列车位置信号配合，先断开上 一供电臂，然后再与下一供电臂接通，即通过开关分相处两端的供电臂电压切 换到中性段上，列车通过中性段时，它也需要短时间断电。

自动过分相的缺点是：开关需要频繁地进行切换动作，在切换过程中产生 的过电压，影响了开关寿命的影响，既影响了自动过分相的可靠性，同时又需 要经常更换开关，增加了运行和维护的费用。

发明内容

本发明的目的就是提供一种电气化铁道无开关切换自动过分相装置，该过 分相装置中不需要设置高压开关或断路器，避免频繁切换可能造成的暂态过电 压现象，实现电力机车安全可靠地自动过分相；节约运行成本和维护费用。

本发明解决其技术问题，所采用的技术方案为：一种电气化铁道无开关切 换自动过分相装置，其结构特点是：

牵引变电所的三相-两相变压器的任一输出相的供电臂与牵引变电所出口 处的接触网中性段之间均串联有高压大阻值电阻；牵引变电所的任一供电臂的 末端与两个牵引变电所之间的接触网中性段之间也均串联高压大阻值电阻。

本发明的工作原理是：牵引变电所由公用电网供电，牵引变电所的二输出 相各连接供一条电臂，分别构成电力机车的供电回路。在牵引变电所的任一相 的供电臂与绝缘的中性段之间均串联高压大阻值的电阻，由于电阻阻值大，虽 然该两电阻将左右供电回路串联，但是两回路之间串通的电流很小，相互影响 小，减小了机车过分相时的暂态过程。同样，两变电所供电臂未端与中性段之 间串接的电阻，也使两变电所之间串通的电流很小，相互影响小，满足分相的 绝缘要求。

当机车在供电回路中运行时，供电臂为机车供电；机车从供电臂运行至牵 引变电所出口处的中性段或两牵引变电所之间的中性段的过程中，由于串接在 供电臂上的高压大阻值电阻的阻尼作用，避免了开关切换的暂态过电压现象； 机车在中性段运行时，由于中性段两端串接有大电阻，通过电阻的阻尼作用， 使机车无暂态过电压地切换至下一供电回路供电。从而使机车实现无开关切换， 也无暂态过电压的自动、安全过分相。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明通过串接的大电阻，既解决了不同相位的两供电段之间的绝缘 问题，列车能够顺利过分相；同时利用电阻的阻尼作用，避免了频繁切换可能 造成的暂态过电压现象，提高了过分相的可靠性和安全性。

二、不需要设置高压开关或断路器，降低了投资费用，同时无需频繁更换 开关，也降低了运行和维护费用。

二、由于削弱了过分相产生的暂态过程所引起的过电压，减小了对牵引供 电系统电气设备的不利影响，提高了供电可靠性和安全性。