CN101767540A - 一种电气化铁道无开关切换自动过分相装置 - Google Patents

Abstract

一种电气化铁道无开关切换自动过分相装置，其特征在于：牵引变电所的三相-两相变压器T的任一输出相α，β的供电臂U、D与牵引变电所出口处的接触网中性段M1之间均串联有高压大阻值电阻R；牵引变电所的任一供电臂U、D的末端与两个牵引变电所之间的接触网中性段M2之间也均串联高压大阻值电阻R。该过分相装置中不需要设置高压开关或断路器，避免频繁切换可能造成的暂态过电压现象，实现电力机车安全可靠地自动过分相；节约运行成本和维护费用。

Description

一种电气化铁道无开关切换自动过分相装置

技术领域

本发明涉及一种电气化铁道无开关切换自动过分相装置。

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，决定了铁路系统在电气化铁路上普遍采用单相工频交流电为铁路机车供电。而作为供电部门的电力系统则希望铁路系统从电网三相对称地取用电流，从而避免在电网中引起过多的负序电流。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。由于分相频繁，列车司机必须在极短时间内完成过分相步骤，司机劳动强度极大，特别是在高速铁路中，过分相几乎无法由司机手动完成，必须采用自动过分相技术。为使动车组或电力机车顺利过分相，多种过分相解决方案被提出来，主要有车载自动过分相、地面自动过分相方案等。

车载自动过分相通过列车与地面信号的配合，在列车上通过列车控制系统模拟司机手动过分相，即自动断辅助电路、断主断路器、合主断路器、合辅助电路等一系列操作过程。该过分相方式的最大特点是列车过分相时，需断电，列车靠惯性通过中性段，既影响列车的运行速度，同时又由于主断路器频繁开闭，主断路器的使用寿命大受影响，增加了投资和运行费用；切换动作频繁造成的过电压，还会影响机车的电气设备；在切换过程中还可能出现铁磁谐振现象，影响自动过分相的可靠性。

地面自动过分相，则是通过地面开关设备与列车位置信号配合，先断开上一供电臂，然后再与下一供电臂接通，即通过开关分相处两端的供电臂电压切换到中性段上，列车通过中性段时，它也需要短时间断电。

自动过分相的缺点是：开关需要频繁地进行切换动作，在切换过程中产生的过电压，影响了开关寿命的影响，既影响了自动过分相的可靠性，同时又需要经常更换开关，增加了运行和维护的费用。

发明内容

本发明的目的就是提供一种电气化铁道无开关切换自动过分相装置，该过分相装置中不需要设置高压开关或断路器，避免频繁切换可能造成的暂态过电压现象，实现电力机车安全可靠地自动过分相；节约运行成本和维护费用。

本发明解决其技术问题，所采用的技术方案为：一种电气化铁道无开关切换自动过分相装置，其结构特点是：

牵引变电所的三相-两相变压器的任一输出相的供电臂与牵引变电所出口处的接触网中性段之间均串联有高压大阻值电阻；牵引变电所的任一供电臂的末端与两个牵引变电所之间的接触网中性段之间也均串联高压大阻值电阻。

本发明的工作原理是：牵引变电所由公用电网供电，牵引变电所的二输出相各连接供一条电臂，分别构成电力机车的供电回路。在牵引变电所的任一相的供电臂与绝缘的中性段之间均串联高压大阻值的电阻，由于电阻阻值大，虽然该两电阻将左右供电回路串联，但是两回路之间串通的电流很小，相互影响小，减小了机车过分相时的暂态过程。同样，两变电所供电臂未端与中性段之间串接的电阻，也使两变电所之间串通的电流很小，相互影响小，满足分相的绝缘要求。

当机车在供电回路中运行时，供电臂为机车供电；机车从供电臂运行至牵引变电所出口处的中性段或两牵引变电所之间的中性段的过程中，由于串接在供电臂上的高压大阻值电阻的阻尼作用，避免了开关切换的暂态过电压现象；机车在中性段运行时，由于中性段两端串接有大电阻，通过电阻的阻尼作用，使机车无暂态过电压地切换至下一供电回路供电。从而使机车实现无开关切换，也无暂态过电压的自动、安全过分相。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明通过串接的大电阻，既解决了不同相位的两供电段之间的绝缘问题，列车能够顺利过分相；同时利用电阻的阻尼作用，避免了频繁切换可能造成的暂态过电压现象，提高了过分相的可靠性和安全性。

二、不需要设置高压开关或断路器，降低了投资费用，同时无需频繁更换开关，也降低了运行和维护费用。

二、由于削弱了过分相产生的暂态过程所引起的过电压，减小了对牵引供电系统电气设备的不利影响，提高了供电可靠性和安全性。

上述的高压大阻值电阻的耐压大于27.5kV，阻值为150-1500Ω。

这样的阻值既保证了能耗较少，同时在机车过分相时，电流变化率也较小，起到较好的阻尼作用，有效避免暂态过电压的产生。

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是本发明实施例的结构示意图。

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：一种电气化铁道无开关切换自动过分相装置中，牵引变电所的三相-两相变压器T的三相输入端A、B、C分别与公用电网的三相相连，其任一输出相α，β的供电臂U、D与牵引变电所出口处的接触网中性段M1之间均串联有高压大阻值电阻R；牵引变电所的任一供电臂U、D的末端与两个牵引变电所之间的接触网中性段M2之间也均串联高压大阻值电阻R。

本例中高压大阻值电阻R的耐压大于27.5kV，阻值为150-1500Ω。

图1还示出了机车通过两牵引变电所之间的中性段的过程。当机车L在供电回路中运行时，上行供电臂U或下行供电臂D为机车L供电；机车L从上行供电臂U运行至牵引变电所出口处的中性段M1，或两牵引变电所之间的中性段M2的过程中，由于串接在供电臂U上的高压大阻值无感电阻R的阻尼作用，机车L电流逐渐减小，而非瞬时变化，避免了暂态过电压现象；当机车L在中性段M2运行时，由于中性段M2两端串接有大电阻R，机车L获取小电流通过中性段M2，随后又通过下行供电臂D上串接的电阻R的阻尼作用，使机车L无暂态过电压地切换至下一供电回路供电。

Claims (2)

1.一种电气化铁道无开关切换自动过分相装置，其特征在于：牵引变电所的三相-两相变压器(T)的任一输出相(α，β)的供电臂(U、D)与牵引变电所出口处的接触网中性段(M1)之间均串联有高压大阻值电阻(R)；牵引变电所的任一供电臂(U、D)的末端与两个牵引变电所之间的接触网中性段(M2)之间也均串联高压大阻值电阻(R)。

2.根据权利要求1所述的一种电气化铁道无开关切换自动过分相装置，其特征在于：所述的高压大阻值电阻(R)的耐压大于27.5kV，阻值为150-1500Ω。

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