CN102490618A

CN102490618A - 一种电力机车组网侧电路

Info

Publication number: CN102490618A
Application number: CN2011103857554A
Authority: CN
Inventors: 颜罡; 金希红; 成本权; 张振华; 韩行一; 温中建; 康明明
Original assignee: CSR Zhuzhou Electric Locomotive Co Ltd
Current assignee: CRRC Zhuzhou Locomotive Co Ltd
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2031-11-29
Also published as: CN102490618B

Abstract

本发明公开了一种电力机车组网侧电路，包括两组带受电弓的网侧电路，每组网侧电路分别包括高压电压互感器、受电弓、高压隔离开关、主断路器、接地开关、避雷器、原边高压电流互感器、变压器、原边接地电流互感器、轴端接地装置；本发明所公开的电力机车组高压电路还包括一组不带受电弓的高压电路，含主断路器、接地开关、避雷器、原边高压电流互感器、变压器、原边接地电流互感器、轴端接地装置；这三组高压电路通过车顶高压母线和高压联接电缆连接。本发明的电力机车组网侧电路可满足重载大功率牵引的需求，且网侧任意高压电器部件出现故障后都能实现隔离，并保证故障隔离后整车动力损失最小。

Description

一种电力机车组网侧电路

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，具体是一种电力机车组网侧电路。

背景技术

电力机车由受电弓从供电网获取电能，通过主断路器、高压隔离开关、变压器后给机车牵引系统和控制系统供电。

目前电力机车常见的运营模式有单机牵引、双机外重联牵引和双机固定内重联牵引三种。单台电力机车牵引用的网侧主电路结构如图1所示，正常运行时，网侧电流先后经过受电弓E01(或E02)、高压隔离开关Q03(或Q04)、主断路器Q01、变压器T03原边绕组，由轴端接地装置G01接地后回流至牵引变电所；两台电力机车外重联牵引时，两台电力机车的网侧电路之间是相互独立的，由两套图1所示的电路并联组成；两台电力机车固定内重联牵引的主电路如图2所示，正常运行时，由一个受电弓受流供给两台机车电能，一个主断路器承担两台机车的电流通断。

电动车组的网侧电路典型结构如图3所示，包括两组电力机车网侧电路，每组网侧电路包括受电弓、高压电压互感器、主断路器、接地开关、支路电流互感器、变压器、高压隔离开关、原边高压电流互感器、原边接地电流互感器、轴端接地装置。高压电压互感器、受电弓、主断路器、高压隔离开关通过车顶高压母线依次连接；主断路器通过接地开关接地；原边高压电流互感器、变压器、原边接地电流互感器依次连接而成的支路并联接入主断路器和高压隔离开关之间；变压器原边绕组低压端通过原边接地电流互感器后，由轴端接地装置接地；原边高压电流互感器与高压电压互感器各并联一个避雷器；第一组网侧电路通过一个高压隔离开关和一套高压弹性电缆与第二组网侧电路连接。正常运行时，电动车组的网侧电路受流过程与两台电力机车固定内重联相同，由一个受电弓受流给两个牵引变压器提供电能，一个主断路器承担整列车的电流通断。

受单个主断路器电流通断能力、变压器容量、牵引变流设备容量、牵引电机功率等因素的限制，上述网侧电路无法满足重载大功率牵引的需求；且上述网侧电路中高压电器部件出现故障后，整车动力损失大，故障出现后整车的可用性低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种电力机车组网侧电路，满足重载大功率牵引的需求，并使网侧任意高压电器部件出现故障后都能实现隔离，保证故障隔离后整车动力损失最小，提高整车故障状态的可用性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种电力机车组网侧电路，包括两组带受电弓的网侧电路，每组带受电弓的网侧电路分别包括高压电压互感器、受电弓、高压隔离开关、主断路器、接地开关、原边高压电流互感器、变压器、原边接地电流互感器、轴端接地装置。每组网侧电路中，高压电压互感器、受电弓、第一个高压隔离开关、第二个高压隔离开关通过车顶高压母线依次连接；主断路器、原边高压电流互感器、变压器的原边绕组、原边接地电流互感器串联组成的支路并联接入两个高压隔离开关之间；变压器原边绕组低压端通过原边接地电流互感器后，由轴端接地装置接地；主断路器两端与接地开关连接；第一组带受电弓的网侧电路的第二个高压隔离开关与第二组带受电弓的网侧电路的第二个高压隔离开关通过车顶高压母线及高压弹性电缆连接。

本发明的电力机车组网侧电路还包括一组不带受电弓的网侧电路，不带受电弓的网侧电路包括主断路器、接地开关、原边高压电流互感器、变压器、原边接地电流互感器、轴端接地装置，主断路器、原边高压电流互感器、变压器的原边绕组、原边接地电流互感器依次连接，主断路器两端与接地开关连接；不带受电弓的网侧电路并联接入第一组带受电弓的网侧电路的第二个高压隔离开关和第二组带受电弓的网侧电路的第二个高压隔离开关之间。

每组带受电弓的电力机车网侧电路至少包括一个受电弓，在每个受电弓附近都设置有至少一个避雷器和一个电压互感器，该避雷器和电压互感器的高压输入端与受电弓相连。

每组带受电弓的电力机车网侧电路设置了至少两个高压隔离开关，分别用于隔离受电弓和隔离相邻机车的网侧电路。

在每个主断路器附近设置一个避雷器，对网侧高压部件的操作过电压能有效吸收。

每节机车的网侧电路至少设置一个原边高压电流互感器和一个原边接地电流互感器，进行原边电流检测，检测到的电流信号用于机车控制和保护。

在每个受电弓附近设置一个高压电压互感器，为整个电力机车组提供升单个受电弓运行时所需的供电网电压信号，并保证整个电力机车组升两个受电弓运行时，每节由受电弓供电的机车都能获得对应受电弓处的供电网电压同步信号。

每节机车至少包含一个主断路器和一个接地开关，且接地开关设置在主断路器两端，保证网侧电路需要接地时能使主断路器两端的电路同时接地。

本发明的电力机车组网侧电路中，不带受电弓的机车从机车组中移出后，可由两节带受电弓的机车构成新的完整的电力机车组，网侧电路保护与故障隔离功能不受影响；带受电弓的机车可以单节运用，不带受电弓的机车可以和带受电弓的机车编组后运用，本发明的电力机车组网侧电路使网侧高压电器部件出现故障后都能实现隔离，并保证故障隔离后整车动力损失最小，满足了大功率牵引的需求，并提高了故障状态下的整车可用性。

附图说明

图1为单台电力机车网侧电路原理图；

图2为固定内重联电力机车网侧电路原理图；

图3为电动车组典型网侧电路原理图；

图4为本发明一实施例电力机车组网侧电路原理图；

其中：

E01/E02/E11/E21/E31：受电弓；Q01/Q11/Q21/Q33：主断路器；Q03/Q04/Q13/Q23/Q31/Q32：高压隔离开关；T01/T11/T21/T31：高压电压互感器；T02/T04/T12/T22/T32：原边高压电流互感器；Q02/Q12/Q22/Q14/Q24/Q34：接地开关；T03/T13/T23/T33：变压器；T14/T24/T34：原边接地电流互感器；F01/F11/F12/F21/F31/F32：避雷器；T15/T25：支路电流互感器。

具体实施方式

图4所示电路是本发明一实施例提供的一种电力机车组网侧电路结构，由两组带受电弓的网侧电路和一组不带受电弓的网侧电路构成三节带动力的电力机车组的网侧主电路，其中第一组和第三组为带受电弓的电力机车网侧电路，第二组为不带受电弓的电力机车网侧电路。第一组和第三组电力机车网侧电路包括高压电压互感器T11/T31、受电弓E11/E31、高压隔离开关Q13/Q23/Q31/Q32、主断路器Q11/Q33、接地开关Q14/Q34、原边高压电流互感器T12/T32、变压器T13/T33、原边接地电流互感器T14/T34、轴端接地装置G11/G31；第二组电力机车网侧电路包括主断路器Q21、接地开关Q24、原边高压电流互感器T22、变压器T23、原边接地电流互感器T24、轴端接地装置G21。第一组和第三组电力机车网侧电路中，高压电压互感器、受电弓、第一个高压隔离开关、第二个高压隔离开关通过车顶高压母线依次连接，主断路器、原边高压电流互感器、变压器的原边绕组、原边接地电流互感器串联组成的支路并联接入两个高压隔离开关之间，变压器原边绕组低压端通过原边接地电流互感器后，由轴端接地装置接地，主断路器两端与接地开关连接；第二组电力机车网侧电路中，主断路器Q21、原边高压电流互感器T22、变压器T23的原边绕组、原边接地电流互感器T24依次连接，主断路器Q21两端与接地开关Q24连接；第一组电力机车网侧电路的第二个高压隔离开关Q23与第三组电力机车网侧电路的第二个高压隔离开关Q32通过高压弹性电缆连接，第三组电力机车网侧电路并联接入第一组电力机车网侧电路的第二个高压隔离开关Q23和第三组电力机车网侧电路的第二个高压隔离开关Q32之间。

本实施例电路的工作过程如下：

(1)电力机车组正常运行情况下，只升一个受电弓。受电弓E11升起受流时，高压隔离开关Q13、Q23、Q32都处于闭合状态，受流过程如下：

供电网电流通过受电弓E11进入电力机车组车顶高压母线，流经高压隔离开关Q13后，一部分电流通过主断路器Q11、变压器T13原边绕组和轴端接地装置G11；一部分电流通过高压隔离开关Q23、高压弹性电缆M12、主断路器Q21、变压器T23原边绕组和轴端接地装置G21；一部分电流通过高压隔离开关Q23、高压弹性电缆M12和M23、高压隔离开关Q32、主断路器Q33、变压器T33原边绕组和轴端接地装置G31。

(2)电力机车组正常运行情况下，受电弓E31升起受流时，高压隔离开关Q23、Q32、Q31都处于闭合状态，受流过程如下：

供电网电流通过受电弓E31进入电力机车组车顶高压母线，流经高压隔离开关Q31后，一部分电流通过主断路器Q33、变压器T33原边绕组和轴端接地装置G31；一部分电流通过高压隔离开关Q32、高压弹性电缆M23、主断路器Q21、变压器T23原边绕组和轴端接地装置G21；一部分电流通过高压隔离开关Q32、高压弹性电缆M23和M12、高压隔离开关Q23、主断路器Q11、变压器T13原边绕组和轴端接地装置G11。

(3)当受电弓E11出现故障时，高压隔离开关Q13打到断开位，可将受电弓E11隔离开来，由受电弓E31从供电网获取电能，整个电力机车组的受流过程与(2)相同，不损失整车动力；

(4)当受电弓E31出现故障时，高压隔离开关Q31打到断开位，可将受电弓E31隔离开来，由受电弓E11从供电网获取电能，整个电力机车组的受流过程与(1)相同，不损失整车动力；

(5)主断路器Q11故障时，E11受电弓不升起，断开高压隔离开关Q23，将主断路器Q11所在机车网侧电路切除，由受电弓E31受流给另外两节车供电；

(6)主断路器Q21故障时，断开高压隔离开关Q23和Q32，将主断路器Q21所在机车网侧电路隔离，升起受电弓E11和受电弓E31，分别给另外两节机车供电；

(7)主断路器Q33故障时，E31受电弓不升起，断开高压隔离开关Q32，将主断路器Q33所在机车网侧电路切除，由受电弓E11受流给另外两节车供电；

(8)任何一节机车的变压器故障时，可断开对应支路上的主断路器将故障变压器隔离，而不影响其它机车受流；

(9)在每节车的网侧电路支路上，原边高压电流互感器输入端子和主断路器输出端子之间至少设置一个避雷器，用于吸收对应支路上的主断路器操作过电压，以免操作过电压对变压器及牵引变流系统等设备造成破坏；

(10)在每个受电弓附近至少设置一个避雷器，用于吸收对应机车上受电弓的操作过电压和来自供电网的瞬时过电压，以避免受电弓操作过电压和供电网的瞬时过电压对网侧高压电压互感器等检测设备造成破坏；

(11)在每个受电弓附近至少设置一个电压互感器，用于检测供电网电压，同时给机车的牵引控制系统提供网侧电压同步信号。

Claims

1.一种电力机车组网侧电路，包括两组带受电弓的网侧电路，每组网侧电路分别包括高压电压互感器、受电弓、高压隔离开关、主断路器、接地开关、原边高压电流互感器、变压器、原边接地电流互感器、轴端接地装置，其特征在于，每组网侧电路中，高压电压互感器、受电弓、第一个高压隔离开关、第二个高压隔离开关通过车顶高压母线依次连接，主断路器、原边高压电流互感器、变压器的原边绕组、原边接地电流互感器串联组成的支路并联接入两个高压隔离开关之间，原边接地电流互感器通过轴端接地装置接地，主断路器两端与接地开关连接；第一组带受电弓的网侧电路的第二个高压隔离开关与第二组带受电弓的网侧电路的第二个高压隔离开关通过车顶高压母线、高压弹性电缆或高压连接器连接。

2.根据权利要求1所述的电力机车组网侧电路，其特征在于，还包括一组不带受电弓的网侧电路，不带受电弓的网侧电路包括主断路器、接地开关、原边高压电流互感器、变压器、原边接地电流互感器、轴端接地装置，主断路器、原边高压电流互感器、变压器的原边绕组、原边接地电流互感器依次连接，主断路器两端与接地开关连接，不带受电弓的网侧电路并联接入第一组带受电弓的网侧电路的第二个高压隔离开关和第二组带受电弓的网侧电路的第二个高压隔离开关之间。

3.根据权利要求1或2所述的电力机车组网侧电路，其特征在于，每组网侧电路分别包括至少一个避雷器，避雷器与主断路器并联。

4.根据权利要求1所述的电力机车组网侧电路，其特征在于，所述每组网侧电路中，受电弓为至少一个，高压电压互感器为至少一个，高压电压互感器的高压输入端与受电弓相连。

5.根据权利要求1所述的电力机车组网侧电路，其特征在于，所述每组网侧电路中，高压隔离开关为两个以上，高压隔离开关通过车顶高压母线连接。

6.根据权利要求1或2所述的电力机车组网侧电路，其特征在于，所述每组网侧电路中原边高压电流互感器、原边接地电流互感器、主断路器和接地开关为一个以上。