CN101364727B - 一种牵引供电系统机车过分相过程中的过电压抑制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种牵引供电系统机车过分相过程中的过电压抑制装置，其组成为：饱和电抗器6与发热电阻7串联，然后串接在牵引机车电压互感器的二次侧52。该装置能有效抑制机车过分相过程中，产生的操作过电压及谐振过电压，避免变电所跳闸或互感器烧毁等事故的发生，保证列车的高速、安全运行；且其结构简单，成本低，可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种电气化铁路的供电系统保护装置，尤其涉及一种电力牵引机车供电系统过分相过程中的保护装置。
背景技术
电气化铁路供电系统是采用单相工频交流供电的特殊系统，用来对电力机车的驱动提供电力供给。为尽量减小单相负荷的不对称性，避免在电力系统产生严重的负序，电力系统要求铁路供电系统取电尽量三相对称，为此，电气化铁路供电系统采取了分段取流、换相连接的方式。这种方式使得在同一变电所的出口和下一变电所的进口之间存在一段无电区，该无电区段称为分相段或者中性段。机车在通过中性段时，在数秒时间内要经历一个从有电到无电再到有电的过程，在一系列有电到无电的操作，会引起机车供电系统的过电压。近年来，中性段较长的关节式电分相结构大量在高速电气化铁路中采用，同时关节式电分相结构在机车的受电弓与机车主变压器之间增加了用于电压监测的机车电压互感器，从而导致出现了一种新的过电压——单相铁磁谐振过电压。这是由于，当机车从有电到无电过程中出现过电压时，它将引起机车电压互感器饱和，并进一步引起电压互感器和中性段对地电容及中性段对供电臂的耦合电容间匹配，从而形成稳定的铁磁谐振，产生很高的铁磁谐振过电压。并且，当机车驶入另一供电臂时，相当于是在已经饱和的电压互感器上进行投切，进一步加剧了操作过电压，这种过电压可造成车顶上用作雷击保护的绝缘间隙击穿，从而形成铁路供电系统的对地短路，造成变电所经常跳闸，严重影响了机车的正常运行。尤其是影响高速、重载、以及特高速(350km/h以上)机车的运行，成为铁路提速急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的就是提供一种牵引供电系统机车过分相过程中的过电压抑制装置。该装置能有效抑制机车过分相过程中产生的操作过电压及谐振过电压，避免变电所跳闸或互感器烧毁等事故的发生，保证列车的高速、安全运行；且其结构简单，成本低，可靠性高。
本发明解决其技术问题，所采用的技术方案为：一种牵引供电系统机车过分相过程中的过电压抑制装置，其组成为：在牵引机车电压互感器的二次侧串接饱和电抗器和发热电阻。
本发明的工作原理是：当接触网上的电压在正常时，饱和电抗器上的电压低于其饱和的电压门限值，其电感值很高，发热电阻可以看作断开，从而不影响机车电压互感器的正常工作及机车运行。当机车在过分相过程中发生铁磁谐振过电压时，饱和电抗器上的电压超过其电压门限值进入饱和区，电感急剧减小，发热电阻接入机车电压互感器二次侧；对于机车电压互感器一次侧而言，等效于在一次线圈旁并联了一个电阻，铁磁谐振的能量通过该电阻迅速消耗掉，从而避免铁磁谐振的持续存在，在机车进入下一供电臂前，迅速消除谐振，使机车电压互感器不再处于饱和状态，饱和电抗器也不再处于饱和状态，电压互感器恢复正常工作状态；当机车进入下一供电臂时，由于机车电压互感器没有饱和，因此也抑制了机车进入另一供电臂时的操作过电压和过电流。
与现有技术相比，本发明技术的有益效果是：
一、采用饱和电抗器作为开关，整个过程不用附加传感器采集任何信号，也不需要任何附加控制器件进行控制，借助谐振时所产生的过电压引起的饱和电抗电感量的变化而自动接入电阻，具有很好的自适应性，结构简单，可靠性强，尤其适于机车上恶劣的环境。二、在正常情况下，发热电阻未投入，只有机车在中性段运行，且存在谐振情况下才投入，既节约能源，同时也不影响机车电压互感器及与互感器电压相关的电压保护等设备，与现有设备兼容性好；而如果在中性段上装设阻容进行过压保护，引发在其他频率段上产生新的谐振的问题，以及阻容始终处于工作状态，能耗大的问题。三、由于不需要附加传感器件及控制器件，仅仅是在现有设备上加设饱和电抗器及发热电阻，其结构简单，成本低，安装维护方便。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1是本发明实施例连接在电力机车上的电原理示意图。
具体实施方式
实施例
图1示出，本发明的一种具体实施方式为：
一种牵引供电系统机车过分相过程中的过电压抑制装置，其组成为：在牵引机车电压互感器的二次侧52串接饱和电抗器6和发热电阻7。
图1示出，本发明的装置接在机车电压互感器的二次侧52，而电压互感器的一次侧51接有机车主断路器3后与机车的主变压器4相连。当机车在过分相过程中从上一供电臂8进入中性段1前主断路器断开，进入中性段的瞬间，产生操作过电压进而引发铁磁谐振过电压发生，饱和电抗器6上的电压超过其电压门限值进入饱和区，电感值急剧减小，此时，接入机车电压互感器二次侧52的发热电阻7，对于机车电压互感器一次侧51而言，等效于在一次侧51旁并联了一个电阻，铁磁谐振的能量通过该电阻7迅速消耗掉，从而避免铁磁谐振的持续存在，在机车进入下一供电臂9前，迅速消除谐振，使机车电压互感器不再处于饱和状态；铁磁谐振消失后，饱和电抗器6进入非饱和区，相当于断开了电阻7，恢复正常工作状态。当机车进入下一供电臂9时，由于机车电压互感器没有饱和，因此也抑制了机车进入下一供电臂9时的操作过电压和过电流。
Claims (1)
1.一种牵引供电系统机车过分相过程中的过电压抑制装置，其组成为：在牵引机车电压互感器的二次侧(52)串接饱和电抗器(6)和发热电阻(7)；牵引机车电压互感器的一次侧(51)的一端通过机车主断路器(3)后与机车的主变压器(4)相连，另一端接地。
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