[发明专利]利用碳化硅纤维索消除过分相过电压的设备

说明书

技术领域

    本发明属于电气化铁路牵引供电系统技术领域，具体涉及一种利用碳化硅纤维索消除过分相过电压的设备。

背景技术

在接触网中，为了限制或者缩小接触网断线、倒杆等事故的影响范围；减小单相牵引负荷在电力系统中引起的负序电流，减轻电气化铁路牵引供电系统对电力系统的负序影响；同时，也为了方便接触网的架设和施工，电气化铁路供电系统采取了分段取流、换相连接的方式。接触网的机械分段称为锚段，相邻两个锚段的衔接区域（重叠部分）称为锚段关节。锚段关节式电分相是利用2个绝缘锚段关节的空气绝缘间隙来达到电分相的目的，由于其有利于改善弓网受流质量，在电气化铁路中被大量采用。

电力机车在通过锚段关节式电分相的过程中，电力机车主要经过由有电到无电，再由无电到有电的两个过渡过程。在正常情况下，锚段关节式电分相的中性段不带电。但在实际运营中发现，电力机车在通过锚段关节式电分相上述两个过渡过程中，均多次发生了过电压现象。电力机车过关节式电分相产生的过电压不仅会直接造成接触网烧伤断线，中断供电和运输；而且频繁引起车顶保护间隙放电，导致牵引变电所跳闸；直接威胁接触网和牵引变电所的安全运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够适应受电弓的冲击和磨耗、受电弓接触引起的振动、环境温差变化及环境腐蚀的利用碳化硅纤维索消除过分相过电压的设备。

本发明所采用的技术方案是：

利用碳化硅纤维索消除过分相过电压的设备，设置有供电臂接触网，其特征在于：

左供电臂接触网上从左到右依次设置有支柱Z1~Z4，右供电臂接触网上从左到右依次设置有支柱Z5~Z8；

左供电臂接触网位于支柱Z4处的导线端与支柱Z5连接，右供电臂接触网位于支柱Z5处的导线端与支柱Z4连接；

支柱Z1和支柱Z8之间设置中性线；

左供电臂接触网和右供电臂接触网上均设置有绝缘子；

支柱Z3和支柱Z4之间的供电臂接触网与支柱Z5和支柱Z6之间的供电臂接触网之间连接设置有联络开关。

所述的中性线为碳化硅纤维索。

    本发明具有以下优点：

（1）本发明对于解决目前电气化铁路普遍存在的电力机车过关节式电分相时产生的过电压烧伤接触导线、引起牵引变电所跳闸问题、保证牵引供电系统安全可靠运行具有很强的实用价值。

（2）中性线采用的是高强高阻碳化硅纤维索，将碳化硅纤维索的每米电阻控制在2.75×10⁴欧姆，高阻抗的碳化硅纤维索上不存在感应电压，泄漏到终端支柱的电流小于50mA，不会对人体产生器质性损伤，因此可以取消中性线和终1支柱、终2支柱间的绝缘子，降低了安装费用。

附图说明

图1是中性段采用高强高阻碳化硅纤维复合材料索的七跨锚段关节式电分相结构平面图。

图2是电力机车通过中性线采用铜合金导线的关节式电分相的过电压仿真波形。

图3是电力机车通过中性线采用高强高阻碳化硅纤维复合材料索的关节式电分相的过电压仿真波形。

图中，Z1~Z8-支柱，J1~J2-绝缘子，X1-左供电臂接触网，X2-右供电臂接触网，X3-中性线，G1-联络开关。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

接触网中性段一般采用的是和接触网供电臂一样的铜合金导线。关节式电分相的中性导线，一方面与左右相邻的接触网导线之间的距离仅为400～500 mm，小距离的静电感应使中性导线上存在感应电压（测试表明中性导线的感应电压高达10 kV～15 kV ）；另外一方面中性导线对钢轨高度大约为6 m左右，由于它是悬空的独立金属导线，因此，它对地存在电容，储存有电磁能量，当电力机车进入和驶出分相时都会强制对电容进行充、放电，从而出现电磁振荡过电压。图2是电力机车通过中性线采用铜合金导线的关节式电分相时，中性段上的过电压仿真波形。图2中显示出电力机车进入和离开关节式电分相时，都发生了过电压，过电压幅值达到了109.2kV，超过了SS₇型电力机车的车顶放电间隙约90kV的击穿放电电压，将会引起牵引变电所跳闸，甚者烧伤接触网导线。因为电力机车通过关节式电分相产生的过电压与接触网供电臂末端和中性线平行段之间的等值电容、以及中性线对地等值电容有关，所以可以采取措施，通过消除等值电容避免电力机车过分相时产生过电压。