[发明专利]一种电气化铁路阻尼自动过分相系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电气化铁道自动过分相系统。

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，决定了在电气化铁路普遍采用单相工频交流电为铁路机车供电。而电力系统希望所有的负载都从电网取用三相对称的电流，即保证三相负荷的对称性。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。由于给铁路供电采取分段供电方式，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。

列车过分相的基本方法是：在相邻两个供电臂之间设置中性段(通常为200m左右)，中性段的端部与两个供电臂的端部之间断开，当列车从一个供电臂驶入中性段时，牵引网停止向列车供电，当其驶出中性段后由另一供电臂向列车供电。在列车驶入中性段列车断电的瞬间会产生暂态高压，该高压会将空气击穿而产生电火花，如果电火花持续至驶出中性段，则导致相邻供电臂发生短路事故，对供电系统及机车产生破坏。为了避免此种情形的发生，可延长中性段的长度，但却降低了列车的运行速度和效率；或者由司机操作，在中性段进行受电弓的降弓及升弓操作，其操作复杂，并且在列车高速运行中，操作稍有不当，即会产生事故。虽然也有车载自动过分相以及地面自动过分相装置，但这些装置均需要有高压开关及自动控制装置，成本高，可靠性差，且频繁切换仍会产生暂态过电压现象，影响牵引系统及机车的安全与稳定。

发明内容

本发明的目的就是提供一种电气化铁路阻尼自动过分相系统，该系统避免了机车运行过程中的暂态过电压现象，实现电力机车安全可靠地自动过分相。该系统结构简单，成本低，适宜于长期运行。

本发明解决其技术问题，所采用的技术方案为，一种电气化铁路阻尼自动过分相系统，其组成是：牵引变电所的供电臂与牵引变电所出口处的接触网中性段之间串联有高压大容量电阻；牵引变电所的供电臂与两个牵引变电所之间的接触网中性段之间也串联高压大容量电阻；牵引变电所出口处的接触网中性段及两个牵引变电所之间的接触网中性段的中间均还串接有分相绝缘元件。

本发明的工作原理是：

中性段的中间串接的分相绝缘元件将中性段分为相互电隔离的两侧，又由于中性段与供电臂之间串接有大容量电阻，在电阻的阻尼作用下，中性段的两侧分别通过相应两侧的供电臂获得了较低(低于供电电压27.5kV)的电压。当列车从一供电臂驶入中性段一侧时，列车上获得低于供电电压的该侧中性段电压；列车运行到接触网中性段中间串接的分相绝缘元件处时，列车电压由该侧中性段电压降为零；驶过绝缘元件后，列车电压又由零升为另一侧中性段电压；驶出中性段时，列车电压由另一侧中性段电压升到另一侧供电臂电压，列车完成过分相，由另一侧供电臂进行正常供电。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、通过中性段两端串接的电阻及中间串接的分相绝缘元件的作用，使过分相过程中，列车电压变化过程由原来的一侧供电臂电压——零——另一侧的供电臂电压的模式，变为一侧供电臂电压——低电压的同侧中性段电压——零——另一侧的中性段电压——另一侧的供电臂电压；引入了中间过渡变压过程，瞬态电压变化幅度小，消弱了直接过分相产生的暂态过电压现象，在过分相过程不会出现电火花，避免了两相供电臂可能出现短路的可能，降低了对牵引供电系统的不利影响，提高了供电可靠性和安全性。

二、由于中性段的中间串接了分相绝缘元件，在列车不过分相时，大容量电阻上没有电流流过，所以不消耗功率；只在列车过分相运行在中性段的短暂时间(20S左右)内大容量电阻上有电流通过，因此，串入的大容量电阻增加的功率消耗极少，适宜于长期运行。

三、本发明系统在过分相时不需要司机及地面人员进行任何操作，实现了自动过分相。同时与现有的地面自动过分相装置和车载自动过分相装置相比，本发明的系统不需要设置任何开关器件，也避免了高电压开关切换动作频繁造成的过电压对对牵引系统及机车电气设备的影响，提高了列车运行的可靠性和安全性。

四、本发明系统增加的元件仅为大容量电阻和绝缘元件，其结构简单，成本低，投资少，使用维护方便。

上述的高压大容量电阻的额定电压为27.5kV，容量为2～4MW。