[发明专利]用于铁路牵引网的电能调节-融冰装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统供电领域，特别涉及一种用于铁路牵引网的功率调节-融冰装置及方法。 

背景技术

随着全球气候的变化，大范围的气象灾害在世界范围内频繁发生。近年来我国也频频发生冰灾，因覆冰引起的供电中断，甚至电网解列等，造成了大面积的停电。而且修复工作难度大、周期长，严重影响了交通、通讯等多个产业。但国内至今还没有安装牵引网除(融)冰装置的线路，为确保列车在冻雨及冰雪等极端灾害天气情况下安全运行，开展牵引网融冰装置开发意义重大。 

电气化铁道用牵引网覆冰属大气结冰范畴，它是在空气高度过饱和而且含有过冷水滴、导线温度等于或者略高于环境温度的情况下出现的一种自然附着成冰的现象。由于微气候、微地形及温度、空气中的过冷却水含量、风速等不同，牵引网覆冰可以分为雨淞、混合淞、雾淞、白霜等，常见的是雨淞和混合淞。牵引网覆冰时，不仅导致电力机车无法取流、受电弓损坏，而且导致牵引网舞动甚至倒杆、塌网等严重事故。因此牵引网融冰的主要目的是融化牵引网中的接触线的覆冰，同时兼顾融化承力索覆冰。 

融冰方式主要分为加热融冰、机械融冰、被动除冰等，其中加热融冰法为主要的融冰方式，而加热融冰法中交流融冰和直流融冰方法最直接、有效。直流融冰技术的原理是将覆冰线路作为负载，施加直流电源，用较低电压提供短路电流加热导线使覆冰融化。与交流融冰相比，直流融冰时线路阻抗的感性分量不起作用，降低融冰所需电源容量，提高融冰效率。并且直流融冰时直流电压连续可调，可以满足不同长度的线路融冰要求，且不要进行阻抗匹配，减低了施行难度。 

其中，直流电源可采用发电机电源整流和采用系统电源的可控硅整流两种方案。前者虽可减少投资但却受发电机组容量与融冰所需容量的限制，大多情况都不满足需求。因此采用系统电源的可控硅整流融冰是热力融冰法中的热点，其适用性更强，可根据不同情况调节直流融冰电压，使之满足不同应用环境的需要，是现有融冰方法中最理想的一种。结合我国电气化铁道的实际，线 路崎岖，且线路有单线、复线，每个牵引臂的距离有长有短等多种不同的组合方式，因此采用系统电源可控整流融冰是电气化铁路牵引网的最佳融冰方式。 

现有的电气化铁路牵引网在应用过程中，还存在一个较大的问题。电气化铁路作为电力系统的用电大户，单相负载直接接入主干电网，有无功功率大、谐波含量高、负序电流大等特点，其中高速铁路的主要影响是负序电流大。这些已经严重影响了铁路沿线供电系统的电能质量，给周边企业生产和人民生活带来不好的影响，因此迫切需要对铁路带来的负序等电能质量问题进行处理。 

国内对铁路的电能质量治理提出了多种方案，其中铁路功率调节器RPC是一种性能较高的方案，能实现功率双向流动的调节器，可全面治理无功、谐波和负序问题。 

目前现有技术中，对电气化铁路牵引网的覆冰问题和电能质量问题都是采用不同的设备、不同的方式分别治理，导致使用设备的浪费和治理成本的提高。 

发明内容

本发明的目的提供一种用于铁路牵引网的功率调节-融冰装置，该装置可同时解决铁路牵引网的覆冰问题和电能质量问题，提高设备利用率。 

本发明一种用于铁路牵引网的功率调节-融冰装置，该装置包括左、右两个结构相同的变流设备，左、右两变流设备的直流侧通过开关连接；每变流设备各包括的一台多重化绕组变压器和多个结构相同的H桥模块，变压器由原边绕组和多个次边绕组组成，原边绕组连接牵引网变电所供电臂的单项交流电，每个次边绕组连接一个H桥模块，各H桥模块直流侧串联连接。 

优选的，左、右两变流设备的直流侧输出端分别设有开关。 

优选的，次边绕组通过电感连接H模块。 

优选的，H桥模块包括H桥逆变器，与该H桥逆变器直流侧并联的电容。 

优选的，H桥逆变器由IGBT或IGCT组成。 

本发明还提供一种用于铁路牵引网的功率调节-融冰方法，该方法可同时解决铁路牵引网的覆冰问题和电能质量问题，提高设备利用率。