CN102437542A

CN102437542A - 电气化铁道牵引网交流融冰系统

Info

Publication number: CN102437542A
Application number: CN2011104285961A
Authority: CN
Inventors: 楚振宇; 陈刚; 陈纪纲; 袁勇; 徐剑; 李剑; 潘英; 宋兵; 林宗良; 汪秋宾
Original assignee: China Railway Eryuan Engineering Group Co Ltd CREEC
Current assignee: China Railway Eryuan Engineering Group Co Ltd CREEC
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2012-05-02

Abstract

电气化铁道牵引网交流融冰系统，带有降压变压器和电容性电气设备，通过调节降压变压器输出电压和电容性电气设备的阻抗来调节流经牵引网的电流，利用电流流经导线产生的焦耳热来融化覆冰，整套装置电气容量小，能量利用率高。它包括降压变压器(10)、电容性电气设备(20)、断路器、隔离开关，所述降压变压器(10)的高压侧经过隔离开关、断路器连接在牵引变电所27.5kV母线(1)上；降压变压器(10)的低压侧通过断路器、隔离开关将电容性电气设备(20)、接触网(2)、连接导体(4)与牵引网其它导体(3)连接成融冰回路。

Description

电气化铁道牵引网交流融冰系统

技术领域

本发明涉及电气化铁道牵引网，特别涉及一种带有降压变压器和电容性电气设备的电气化铁道牵引网交流融冰系统。

背景技术

电气化铁道牵引网包括接触网、钢轨和附加导线(回流线、正馈线等)等导体。复线电气化铁路供电臂末端通常设有带上下行并联开关的分区所。接触网是向动车组和电力机车提供电能的重要牵引供电设施。接触网覆冰时，将导致动车组和电力机车上的受电弓无法与接触导线正常接触，从而失电无法运行，还可能造成接触网舞动、支柱倾倒甚至接触网跨塌等严重事故。附加导线(回流线、正馈线等)与接触网平行架设，通常采用钢芯铝绞线，当覆冰严重时会发生断线，影响供电能力和运输安全。因此附加导线也需要融化覆冰。

电气化铁道牵引网融冰的基本原理是将通过融冰装置将接触网和(或)附加导线串入融冰回路，从而产生融冰电流流经接触网和(或)附加导线，使得导线通过电流产生焦耳热能融化覆冰。目前，最常见的去除牵引网导体覆冰的方法是人工敲打除冰，这种方法极易对接触网和附加导线产生机械损伤。除此之外，有单位提出了在牵引网中串联大电阻来控制电流的交流融冰方式，该方式电能的利用率较低。有单位提出了直接将牵引网短路、利用短路电流的交流融冰方式，该方式产生的大短路电流会对电气设备的冲击损害，难以控制，安全可靠性较低。还有单位提出了在牵引网中设置整流装置的直流融冰方式，该方式整流装置造价较高，而且整流器件易损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电气化铁道牵引网交流融冰系统，带有降压变压器和电容性电气设备，通过调节降压变压器输出电压和电容性电气设备的阻抗来调节流经牵引网的电流，利用电流流经导线产生的焦耳热来融化覆冰，整套装置电气容量小，能量利用率高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的电气化铁道牵引网交流融冰系统，其特征是：它包括降压变压器、电容性电气设备，所述降压变压器的高压侧经过隔离开关、断路器连接在牵引变电所27.5kV母线上；降压变压器的低压侧通过断路器、隔离开关将电容性电气设备、接触网、连接导体与牵引网其它导体连接成融冰回路。

本发明能用于单线电气化铁路和复线电气化铁路，能用于直接供电方式和自耦变压器供电方式的电气化铁路，与现有技术相比，具有以下几个方面的优点：

(1)通过合理选择或调节电容性电气设备的容性阻抗削减牵引网的感性阻抗，使得融冰回路基本呈现电阻性。由于接触网电阻较小，因此在同样的融冰电流下，本发明所需要的电气容量较小。在融冰回路中，电热能量主要消耗在接触网和附加导线的电阻上，仅在降压变压器和电容性电气设备产生少许损耗，因此整套融冰装置的能量利用率较高。

(2)供电臂的长度通常在10～30km之间。为了适应不同长度的供电臂，降压变压器低压侧输出电压和电容性电气设备的容性阻抗可以调节。

(3)降压变压器低压侧输出电压和电容性电气设备的阻抗可以在系统投运前根据情况设定，也可以采用在运行中自动调整的方式。

(4)与人工敲打除冰方式相比，本发明利用焦耳热融化覆冰，能充分减少外力对接触网的损伤。与利用短路电流的交流融冰方式相比，本装置容易控制，不会产生大短路电流对设备的冲击损害，安全可靠性较高。与利用电阻限流的交流融冰方式相比，本发明能量利用率较高。与直流融冰方式相比，本发明技术成熟，设备可靠性较高。

(5)本发明提供的系统能集中安装在牵引变电所内或附近，亦可由分散安装在牵引变电所内或附近和安装在分区所内或附近组合而成，亦可

附图说明

本说明书包括如下三幅附图：

图1是本发明电气化铁道牵引网交流融冰系统实施例1的结构示意图；

图2是本发明电气化铁道牵引网交流融冰系统实施例2的结构示意图；

图3是本发明电气化铁道牵引网交流融冰系统实施例3的结构示意图。

图中示出部件、设备名称及所对应的标记：牵引变电所27.5kV母线1、接触网2、牵引网其它导体3、连接导体4、降压变压器10、第1断路器11、第1隔离开关12、第2断路器13、第2隔离开关14、电容性电气设备20、第3断路器21、第3隔离开关22、第4隔离开关23、第5隔离开关24、第6隔离开关25。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参照图1、图2或图3，本发明的电气化铁道牵引网交流融冰系统，其特征是：它包括降压变压器10、电容性电气设备20，所述降压变压器10的高压侧经过第1隔离开关12、第1断路器11连接在牵引变电所27.5kV母线1上；降压变压器10的低压侧通过断路器、隔离开关将电容性电气设备20、接触网2、连接导体4与牵引网其它导体2连接成融冰回路。

所述降压变压器10的高压侧额定电压27.5kV，低压侧能提供多级电压输出(如10kV/8kV/6kV/4kV等)，用户根据实际需要选择合适的低压侧工作电压；既可以是油浸式的，也可以是干式的；既可以是自动调压的，也可以是人工调压的。所述电容性电气设备20，既可以是固定容量的电容器组，也可以是可调节容量的电容器组，也可以是通过电力电子器件控制呈现出电容性电气装置，如晶闸管控制的电抗器和固定电容器的组合并联装置(TCR+FC)等，还包括该电容性电气设备的配套设备。

系统中还包括以上电气设备正常工作所必须的控制保护装置和电源装置。控制保护装置按照用户要求闭合或打开断路器及隔离开关，能在装置内部故障时迅速切断电源。控制保护装置采用微机型，既可以作为牵引变电所综合自动化系统的一个组成部分，也可以独立设置并通过通信接口与牵引变电所综合自动化系统交换数据。电源装置既可以利用牵引变电所的交直流系统，也可以采用外接电源、自带交流电源屏和直流蓄电池屏的方式。

需要特别指出的是，附图中的牵引网其它导体3在不同应用场合下可以是不同的牵引网导体，如在单线电气化铁路接触网融冰时，牵引网其它导体3是钢轨；在接触网和回流线同时融冰时，牵引网其它导体3是回流线；在接触网和正馈线同时融冰时，牵引网其它导体3是正馈线；在复线电气化铁路上下行接触网同时融冰时，牵引网其它导体3是除了接触网2外的另一接触网。连接导体4在不同应用场合下可以是不同的导体，如在不同应用场合下接触网2分别与钢轨、回流线、正馈线连接时，连接导体4是连接线，在复线电气化铁路上下行接触网同时融冰时，连接导体4是复线电气化铁路分区所的上下行并联开关。

实施例1：

如图1所示。降压变压器10、电容性电气设备20安装在牵引变电所内或附近，降压变压器10高压侧经过第1隔离开关12和第1断路器11与牵引变电所27.5kV母线1连接。降压变压器10的低压侧先连接电容性电气设备20、再与接触网2、牵引网其它导体3和连接导体4连接构成融冰回路。

在接触网2上没有覆冰的正常运行时，第1断路器11、第1隔离开关12、第3断路器21、第3隔离开关22、第4隔离开关23均处于断开状态。当接触网2上出现覆冰、需要进行融冰工作时，本实施例的操作步骤如下：

按顺序将第2断路器13、第2隔离开关14打开，接触网2断电；

当用于单线电气化铁路接触网融冰时，在供电臂末端用连接线将接触网2和钢轨连接在一起；当用于接触网和回流线同时融冰时，在供电臂末端用连接线将接触网2和回流线连接在一起；当用于接触网和正馈线同时融冰时，在供电臂末端用连接线将接触网2和正馈线连接在一起；当用于复线电气化铁路上下行接触网同时融冰时，闭合分区所并联开关连接另一接触网；

按顺序闭合第1隔离开关12、第1断路器11，降压变压器10高压侧带电；

按顺序闭合第3隔离开关22、第4隔离开关23、第3断路器21，降压变压器10低压侧和电容性电气设备20带电，形成融冰回路；

融冰结束后按顺序打开第3断路器21、第3隔离开关22，第4隔离开关23；

按顺序打开降压变压器10高压侧的第1断路器11，第1隔离开关12，融冰系统断电；

在供电臂末端将连接线拆除，或打开分区所并联开关；

按顺序闭合第2隔离开关14、第2断路器13，接触网2恢复供电。

实施例2：

如图2所示。降压变压器10、电容性电气设备20安装在牵引变电所内或附近，降压变压器10高压侧经过隔离开关12和断路器11与牵引变电所27.5kV母线1连接。所述降压变压器10的低压侧先连接接触网2、连接导体4和牵引网其它导体3，再与电容性电气设备20连接构成融冰回路。

在接触网2上没有覆冰的正常运行时，第1断路器11，第1隔离开关12、第3断路器21，第3隔离开关22，第4隔离开关23均处于断开状态。当接触网2上出现覆冰、需要进行融冰工作时，本实施例的操作步骤如下：

将第2断路器13、第2隔离开关14打开，接触网2断电；

按顺序闭合第3隔离开关22、第4隔离开关23、第3断路器21，降压变压器10低压侧和电容性电气设备20带电并形成融冰回路；

打开第1隔离开关12、第1断路器11，融冰系统断电；

在供电臂末端将连接线拆除，或打开分区所并联开关；

按顺序闭合第2隔离开关14、第2断路器13，接触网2恢复供电。

实施例3：

如图3所示。降压变压器10安装在牵引变电所内或附近，电容性电气设备20安装在供电臂末端电分相附近(或分区所内或附近)。降压变压器10的低压侧先与接触网2连接、再经电容性电气设备20、连接导体4与牵引网其它导体3连接构成融冰回路。

在接触网2上没有覆冰的正常运行时，第1断路器11、第1隔离开关12、第3断路器21、第3隔离开关22、第4隔离开关23、第5隔离开关24、第6隔离开关25均处于断开状态。

当接触网2上出现覆冰、需要进行融冰工作时，本实施例的操作步骤如下：

按顺序将第2断路器13、第2隔离开关14打开，接触网2断电；

当用于单线电气化铁路接触网融冰时，在供电臂末端用连接线将电容性电气设备20和钢轨连接在一起；当用于接触网和回流线同时融冰时，在供电臂末端用连接线将电容性电气设备20和回流线连接在一起；当用于接触网和正馈线同时融冰时，在供电臂末端用连接线将电容性电气设备20和正馈线连接在一起；当用于复线电气化铁路上下行接触网同时融冰时，在供电臂末端用连接线将电容性电气设备20和分区所连接在一起并闭合分区所并联开关连接另一接触网；

按顺序闭合第6隔离开关25，第5隔离开关24、第4隔离开关23、第3隔离开关22、第3断路器21，降压变压器10低压侧和电容性电气设备20带电并形成融冰回路；

融冰结束后按顺序打开第3断路器21、第3隔离开关22、第4隔离开关23、第5隔离开关24、第6隔离开关25；

按顺序打开第1隔离开关12、第1断路器11，融冰系统断电；

拆除连接线，或打开分区所并联开关；

按顺序闭合第2隔离开关14、第2断路器13，接触网2恢复供电。

以上实施例中第1断路器11，第1隔离开关12利用了备用回路，实际应用中也可以直接通过电缆连接等方式利用馈线断路器等方式，还可利用既有电气化铁路供电臂首端或中部的串联电容补偿装置作为电容性电气设备形成融冰回路。

以上所述只是用图解说明本发明电气化铁道牵引网交流融冰系统的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims

1.电气化铁道牵引网交流融冰系统，其特征是：它包括降压变压器(10)、电容性电气设备(20)、断路器、隔离开关，所述降压变压器(10)的高压侧经过隔离开关、断路器连接在牵引变电所27.5kV母线(1)上；降压变压器(10)的低压侧通过断路器、隔离开关将电容性电气设备(20)、接触网(2)、连接导体(4)与牵引网其它导体(3)连接成融冰回路。

2.如权利要求1所述电气化铁道牵引网交流融冰系统，其特征是：所述降压变压器(10)的低压侧先连接电容性电气设备(20)、再与接触网(2)、连接导体(4)和牵引网其它导体(3)连接构成融冰回路。

3.如权利要求1所述电气化铁道牵引网交流融冰系统，其特征是：所述降压变压器(10)的低压侧先连接接触网(2)、连接导体(4)和牵引网其它导体(3)，再与电容性电气设备(20)连接构成融冰回路。

4.如权利要求1所述电气化铁道牵引网交流融冰系统，其特征是：所述降压变压器(10)的低压侧先与接触网(2)连接、再经电容性电气设备(20)、连接导体(4)与牵引网其它导体(3)连接构成融冰回路。

5.如权利要求1至4任意一项所述电气化铁道牵引网交流融冰系统，其特征是：所述牵引网其它导体(3)是钢轨、回流线、正馈线或是上下行接触网中除了接触网(2)外的另一接触网。

6.如权利要求5所述电气化铁道牵引网交流融冰系统，其特征是：所述连接导体(4)连接线或复线电气化铁路分区所的上下行并联开关。