[发明专利]一种单相电气化铁路接触网直流融冰装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及高铁供电技术领域，具体而言，涉及一种高铁供电技术中的单相电气化铁路接触网直流融冰装置及系统。 

背景技术

近年来，中国高铁行业高速发展，高铁运输已逐渐成为铁路客运主力军；高铁供电系统的安全成为高铁线路安全可靠和高速运行的保障。 

在国内，电网及铁路接触网融冰还处于发展初期，由于高铁变电所电气条件的独特性以及接触网系统的高安全性要求，电气化铁路接触网直流融冰系统更是无法推广实施应用。设计一种能适用各种变电所现有电气条件的智能化直流融冰系统，对提高铁路接触网系统的抗冰灾能力并确保安全运营一个亟待解决的问题。 

目前，电气化铁路接触网融冰的主要思路包括直流融冰和交流融冰方法。直流融冰因其克服了交流融冰时阻抗较大，对融冰装置容量要求较高的缺点，现在已成为最主要的融冰方式，在接触网直流融冰的领域里也形成了一些比较成熟的技术路线。在现有的牵引变电所中，部分变电所采用T线和F线两相同时供电的方式，部分采用T线或F线单相供电的模式，单相电气化铁路接触网直流融冰系统就是一种能兼容两种供电模式的直流融冰系统。在现有技术文献中介绍了以下融冰系统： 

文献一是株洲变流技术国家工程研究中心有限公司整理的专利《一种高速电气化铁路接触网直流融冰装置及其系统》，该发明专利是应用于高铁接触网直流融冰，采用三相全控桥的主电路拓扑结构，无法满足单相交流供电高铁变电所直流融冰需求；系统控制系统不具备温度检测及反馈控制功能，需在接触网线路上额外增加或装设温度监控设备，增加了系统的复杂性和损伤既有高铁接触网系统的可能性。 

文献二是中铁第一勘察设计院集团有限公司2009年申请的实用新型专利《一 种电气化铁路接触网直流融冰系统》。该实用新型专利中涉及的系统设备都固定安装于高铁变电所内，无法实现移动式直流融冰；专利中描述的系统采用的是三相交流作为二极管/晶闸管限流器的输入，无法能适应高铁变电所的T线或F线单独供电的条件。同时系统的温度监控系统过于复杂，数据接口及数据量太大，在工程引用中成本太高，故障风险太大。 

文献三是论文《电气化铁路接触网直流融冰技术及装置研制》。该论文提出了融冰电流、电压随距离和覆冰厚度变化的调节方法，提出了新型功率单元斩波级联全控整流电路拓扑等。文中提出的主电路元件是采用IGBT，相比采用晶闸管元件的主电路大大提高了设计成本；工程应用主电路结构是三相全控桥模式无法满足某些高铁变电所的T线或F线单独供电的实际情况。 

鉴于上述技术中还存在问题，因此，需要提供一种能适应高铁变电所的T线或F线单独供电的模式，也能满足T线和F线同时供电的模式的直流融冰系统。 

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种新的单相电气化铁路接触网直流融冰装置以及直流融冰系统。其中，本发明的单相电气化铁路接触网直流融冰装置包括： 

单相整流变压器单元，其输入侧通过单相交流开关与变电所的单相牵引变压器的二次侧单相输出线相连，用于对所述二次侧的交流电压进行进一步的变压处理； 

单相级联型整流单元，其与所述单相整流变压器单元的输出侧相连，用于将所述交流电压转换为单相直流电压进行输出以供接触网线产生融冰所需要的热量， 

其中，所述级联型整流单元包括三组级联的整流桥，第一组和第二组整流桥的主电路的桥臂共用，其中，在其交流侧形成的三个输入端连接在所述变压器的第一副边上，而第三组整流桥的两个输入端连接在所述变压器的第二副边上，所述三组级联的整流桥中的直流续流支路和整流桥的主电路共用，使得所述级联型整流单元包括一组输出电路。 

根据本发明的一个实施例，所述单相电气化铁路接触网直流融冰装置还包括平波电抗器，其串联在所述单相级联型整流单元的输出和要融冰的接触网线之 间，用于减小提供给直流电压中的纹波电压。 

根据本发明的一个实施例，在所述变压器单元输入侧和所述单相级联型整流单元的输出侧上还设置直流隔离开关，其用于与变电所接口。 

根据本发明的一个实施例，所述单相电气化铁路接触网直流融冰装置还包括在接触网线上设置的多个接触网隔离开关以及在所述单相级联型整流单元的输出侧上还设置了直流融冰网开关。 

根据本发明的一个实施例，在接触网上行线和下行线之间设置直流短接开关。