CN103057439B - 一种电气化铁道星形阻尼式开关自动切换过分相系统 - Google Patents

Abstract

一种电气化铁道星形阻尼式开关自动切换过分相系统，其特征在于：将电分段S1、S2、S3分别接于第一接触网1和第一中性段1、第二接触网2和第二中性段2、第一中性段1和第二中性段2之间，列车驶过时，受电弓将电分段S1、S2、S3两端的导线瞬时接通；开关K1、K2和K3分别跨接于电分段S1、S2和S3上，星形电阻器组R两端跨接于电分段S3上，另一端接地；通常情况下开关K1、K2处于接通状态，开关3处于断开状态；开关K1、K2和K3与测控单元构成自动切换系统。根据列车在电分相的位置和取流状况以及列车通过电分相的时间因素(大于列车通过电分相的时间，小于最小行车间隔)，控制开关K1、K2和K3的接通和断开以实现列车通过电分相中性段的自动切换。该系统结构简单，投资较小，便于实施。

Description

一种电气化铁道星形阻尼式开关自动切换过分相系统

技术领域

本发明涉及一种电气化铁道星形阻尼式开关自动切换过分相系统。

背景技术

我国电气化铁道普遍采用单相工频交流制，为使电力系统三相负荷尽可能平衡，电气化铁道往往采用轮换相序、分相分区供电的方案。分相分区处的相邻供电区间用空气或绝缘子分割，形成绝缘电分相，简称电分相或分相。

为防止电力机车带电通过分相因燃弧而烧坏接触网悬挂部件，甚至导致相间短路等，列车过分相时，司机需手动进行退级、关辅助机组、断主断路器，靠列车惯性驶过分相区，再合主断路器，合辅助机组，进级恢复功率，完成过分相过程，俗称降弓过分相。随着列车速度的提升，过分相频繁，高速下由司机手动已无法完成，必须采用自动过分相技术。现阶段主要的自动过分相有地面开关自动切换过分相和地面过分相之分。

地面开关自动切换过分相，是通过地面开关设备与列车位置信号配合，通过开关把电分相两端的供电臂电压依次切换到中性段上，列车不需要做切换动作，仅由地面开关完成，其间需要断电，但断电时间为两组开关切换时间间隔，对列车速度影响较小。但开关切换过程中易产生较大过电压，造成牵引网与车载设备烧损，影响机车安全运行；地面感应装置的技术复杂，对其灵敏性要求较高，感应失效或被人为破坏则会造成恶劣影响。

车载自动过分相是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。但列车过分相过程，列车失电时间长，速度损失大，制约列车速度的提升；存在供电死区，列车在长大坡道路段有停在中性段的风险；由于中性段分布电容与感应电压的存在，列车空载进入中性段时有可能造成过电压，影响自动过分相的可靠性。

不论车载还是地面自动过分相，都存在高压开关切换和通过中性段的暂态电气过程，甚至造成牵引供电系统的过电压和过电流，影响设备安全运行。由于既有的过分相装置存在的种种问题，推广使用都受到一定制约。因此，研究安全、可靠、快速、稳定的过分相方案，是铁路安全运行的需要，也是高速铁 路发展的迫切要求。

与发明人曾发明了的“一种电气化铁道阻尼式自动切换过分相装置”(201210277013.4)相比，采用星形电阻器组R，可以在正常情况下像原来一样起到对第一接触网1与第二接触网2的隔离作用，同时增加对地支路，可保证在列车驶过第一中性段1和第二中性段2并在开关切换时一直发挥对暂态过电压、过电流的阻尼抑制作用，并可以减少列车通过电分相的失电时间。

发明内容

本发明的目的就是提供一种电气化铁道星形阻尼式开关自动切换过分相系统，采用开关和星形电阻器组连接方案，利用星形电阻器组的隔离与阻尼特性，避免开关频繁切换可能造成的暂态过电压和过电流，实现列车安全可靠地自动过分相，并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：将电分段S1、S2、S3分别接于第一接触网1和第一中性段1、第二接触网2和第二中性段2、第一中性段1和第二中性段2之间，列车驶过时，受电弓将电分段S1、S2、S3两端的导线瞬时接通；开关K1、K2和K3分别跨接于电分段S1、S2和S3上，星形电阻器组R两端跨接于电分段S3上，另一端接地；开关K1、K2和K3与测控单元构成自动切换系统。

本发明的工作原理是：通常开关K1、K2处于接通状态，开关3处于断开状态；若列车从第一接触网1方向到来驶过电分段S1并使得通过开关K1和K2的电流之差非零(即通过开关K1的电流大于通过开关K2的电流)时，开关K1断开，然后立刻接通开关K3，列车转由第二接触网2供电；列车驶过电分段S3进入第二中性段2后，若通过开关K2和K3的电流之差非零(即通过开关K2的电流大于通过开关K3的电流)时，再断开开关K3，接通开关K1，否则，经过一段的时间(大于列车通过电分相的时间，但小于最小行车间隔)延迟后，再断开开关K3，接通开关K1。同理，列车从第二接触网2方向到来，则按相同规则依次断开K2，接通K3，列车驶过后，再断开K3，接通K2，而开关K1保持接通。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明利用星形电阻器组的阻尼特性，抑制开关切换可能产生的暂态过电压和过电流及其对牵引供电系统电气设备和车载设备造成的不利影响，提 高供电可靠性和安全性。

二、取消地面传感装置，避免地面人员干扰，提高可靠性。

三、与发明人曾发明了的“一种电气化铁道阻尼式自动切换过分相装置”(201210277013.4)相比，可以减少列车通过电分相的失电时间。

四、该装置结构简单，操作方便，投资较少，便于实施。

开关K1、K2、K3和星形电阻器组R的额定电压为27.5kV；开关K1、K2和K3的额定电流=列车额定电流；星形电阻器组R中每个电阻的阻值由其阻尼作用和最小损耗取得，如选取对应电压下小于1安培电流的阻值。

开关可以是真空开关，亦可为电力电子开关，应经过技术经济比较后确定。

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，本发明的一种电气化铁道具体实施方式为：将电分段S1、S2、S3分别接于第一接触网1和第一中性段1、第二接触网2和第二中性段2、第一中性段1和第二中性段2之间，列车驶过时，受电弓将电分段S1、S2、S3两端的导线瞬时接通；开关K1、K2和K3分别跨接于电分段S1、S2和S3上，星形电阻器组R两端跨接于电分段S3上，另一端接地相连；开关K1、K2和K3与测控单元构成自动切换系统。

本发明的工作原理是：通常开关K1、K2处于接通状态，开关3处于断开状态，通过开关K1和K2的电流之差为零；若列车从第一接触网1方向到来驶过电分段S1并使得通过开关K1和K2的电流之差非零(即通过开关K1的电流大于通过开关K2的电流)时，开关K1断开，然后立刻接通开关K3，列车转由第二接触网2供电；列车驶过电分段S3进入第二中性段2后，若通过开关K2和K3的电流之差非零(即通过开关K2的电流大于通过开关K3的电流)时，断开开关K3，再接通开关K1，否则，经过一段的时间(大于列车通过电分相的时间，但小于最小行车间隔)延迟后，再断开开关K3，接通开关K1。同理，列车从第二接触网2方向到来，则按相同规则依次断开K2，接通K3，列车驶过后，再断 开K3，接通K2，而开关K1保持接通。

图1还示出了列车L过分相的过程。列车L在线路上自左至右运行，到达电分段S1之前由第一接触网1为之供电，通过开关K1和开关K2的电流(如小于1A)相同，其电流之差为零，开关K1和K2保持接通，开关K3保持断开。若列车L驶过电分段S1后使得通过开关K1和开关K2的电流之差非零时，即通过开关K1的电流大于通过开关K2的电流时，则开关K1断开，然后立刻接通开关K3，列车L转由第二接触网2供电，列车失电时间仅为两组开关切换时间；列车L驶过电分段S3驶入第二中性段2，此时，若通过开关K2和K3的电流之差非零，即通过开关K2的电流大于通过开关K3的电流，则断开开关K3，再接通开关K1，否则，经过一段的时间(大于列车通过电分相的时间，但小于最小行车间隔)延迟后，再断开开关K3，接通开关K1，等待下趟列车到来。同理，列车L从第二接触网2方向到来，则按相同规则依次断开K2，接通K3，列车L驶过后，再断开K3，接通K2，而开关K1保持接通，等待下趟列车到来。

Claims (2)

1.一种电气化铁道星形阻尼式开关自动切换过分相系统，其组成为：将电分段S1、电分段S2、电分段S3分别接于第一接触网1和第一中性段1、第二接触网2和第二中性段2、第一中性段1和第二中性段2之间，列车驶过时，受电弓将电分段S1、电分段S2、电分段S3两端的导线瞬时接通；开关K1、开关K2和开关K3分别跨接于电分段S1、电分段S2和电分段S3上，星形电阻器组R两端跨接于电分段S3上，另一端接地；开关K1、开关K2和开关K3与测控单元构成自动切换系统。

2.根据权利要求1所述的一种电气化铁道星形阻尼式开关自动切换过分相系统，其特征在于：通常情况下开关K1、开关K2处于接通状态，开关3处于断开状态。