CN104385928A - 用于动车组升降弓及过分相电磁暂态的控制装置及方法 - Google Patents

用于动车组升降弓及过分相电磁暂态的控制装置及方法 Download PDF

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肖石
梁建英
邓桂美
吴冬华
聂颖
于治国
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Abstract

本发明公开了一种用于动车组升降弓及过分相电磁暂态的控制装置及方法，涉及交流电气化铁路机车车辆技术领域，该装置包括：电缆和磁环；所述磁环套装于所述电缆上且位于所述电缆的前端，所述电缆的前端端头与受电弓连接。该装置通过在电缆上套装磁环，用于使所述电缆的电流在所述磁环中产生交变磁场，使套装有磁环的电缆的自电感增大，抑制了冲击电流，从而有效改善了动车组升降弓及过分相时的电磁暂态过程，而不必在电流主导电回路中串接元件，对保障动车组的安全运行具有重要意义。

Description

用于动车组升降弓及过分相电磁暂态的控制装置及方法
技术领域
本发明涉及交流电气化铁路机车车辆技术领域，具体涉及一种用于动车组升降弓及过分相电磁暂态的控制装置及方法。
背景技术
在电气化铁路中，机车的运行需要通过其顶部的受电弓与接触网导线的接触来获取电能。有效控制受电弓升弓或降弓是保证机车运行安全的重要问题。
在现有技术中，动车组升降弓及过分相时在受电弓滑板和接触线触碰或分离过程中可能发生电弧或电火花现象，并伴随着在接触网上产生暂态过电压。这种电磁暂态实际上是由于接触网电压对车顶高压电缆分布电容充放电引起的，充放电过程出现高频振荡，并在接触网上产生过电压。升降弓及过分相电磁暂态过程会影响车上的电子设备，对铁路周围环境造成电磁干扰。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种用于动车组升降弓及过分相电磁暂态的控制装置及方法，该装置实现了对动车组升降弓及过分相电磁暂态的控制。
第一方面，本发明提供一种用于动车组升降弓及过分相电磁暂态的控制装置，包括：电缆和磁环；
所述磁环套装于所述电缆上且位于所述电缆的前端，所述电缆的前端端头与受电弓连接。
可选的，所述装置还包括：高压连接器和VCB，所述电缆的后端端头通过高压连接器与真空断路器VCB相连。
可选的，所述磁环由硅钢片叠制制成。
可选的，所述磁环的电感值为0.2～0.4mH。
可选的，通过调整所述硅钢片的数目调整所述磁环的电感值。
第二方面，本发明还提供了一种用于动车组升降弓及过分相电磁暂态的控制方法，包括：
通过在电缆上套装磁环，用于使所述电缆的电流在所述磁环中产生交变磁场，使套装有磁环的电缆的自电感增大，抑制了升降弓及过分相电磁暂态。
可选的，所述磁环套装于所述电缆上且位于所述电缆的前端，所述电缆的前端端头与受电弓连接，所述电缆的后端端头通过高压连接器与真空断路器(VCB)相连。
可选的，所述磁环由硅钢片叠制制成。
可选的，所述磁环的电感值为0.2～0.4mH。
可选的，通过调整所述硅钢片的数目调整所述磁环的电感值。
由上述技术方案可知，本发明提供的一种用于动车组升降弓及过分相电磁暂态的控制装置及方法，该装置通过在电缆上套装磁环，用于使所述电缆的电流在所述磁环中产生交变磁场，使套装有磁环的电缆的自电感增大，抑制了冲击电流，从而有效改善了动车组升降弓及过分相时的电磁暂态过程。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的用于动车组升降弓及过分相电磁暂态的控制装置的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的磁环套装电缆的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的磁环尺寸示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
图1示出了本发明实施例提供的用于动车组升降弓及过分相电磁暂态的控制装置的结构示意图，如图1所示，一种用于动车组升降弓及过分相电磁暂态的控制装置，包括：电缆1、磁环3；
具体的，如图2所示，所述磁环套装于所述电缆上且位于所述电缆的前端，所述电缆的前端端头与受电弓4连接，具体的，受电弓4是可升可降的受电弓，故在受电弓的动作为升弓或降弓(升降弓)，所述电缆的后端通过高压连接器2接有真空断路器VCB5。
在具体应用中，所述磁环由硅钢片叠制制成。一般选取磁环的电感值为0.2～0.4mH，但本申请并不限于此电感值。
如图3所示的磁环尺寸示意图，一般选取磁环的电感设计值为0.4mH，其中R1为车顶高压电缆导体半径，8.6mm；R2为磁环内半径，30mm(电缆外半径为28.8mm)；R3为磁环外半径，依据电磁场理论计算得51mm，磁环高度为a为72mm。通过仿真验证套装磁环后，CRH2型动车组升弓操作过电压可下降约25％，冲击电流下降约40％。
实施例一为CRH2型动车组车顶高压电缆套装磁环，如图1所示。CRH2型动车组4和6号车上分别安装1架受电弓。因此，整车套装两个磁环。
举例来说，通过调整所述硅钢片的数目调整所述磁环的电感值。如图1所示，通过调整a的宽度即可使磁环的电感值进行变化，从而根据实际情况选取适合的电感值。
上述装置通过给电缆套装磁环(由硅钢片叠成)来实现，而不必在电流主导电回路中串接元件。该装置能有效改善动车组在升降弓及过分相时发生的电磁暂态过程，抑制暂态过电压，对保障动车组的安全运行具有重要意义。
本发明还提供了一种用于动车组升降弓及过分相电磁暂态的控制方法，包括：
通过在电缆上套装磁环，用于使所述电缆的电流在所述磁环中产生交变磁场，使套装有磁环的电缆的自电感增大，抑制了升降弓及过分相电磁暂态。
所述磁环套装于所述电缆上且位于所述电缆的前端，所述电缆的前端端头与受电弓连接，所述电缆的后端端头通过高压连接器与真空断路器(VCB)相连。所述磁环由硅钢片叠制制成。所述磁环的电感值为0.2～0.4mH。通过调整所述硅钢片的数目调整所述磁环的电感值。
具体的，上述用于动车组升降弓及过分相电磁暂态的控制方法的工作原理为：电缆芯线流过交流电流时，会在周围空间产生交变磁场，该磁场由于与电缆电流相交链，从而形成电缆的自电感。但由于空气磁导率比较低，这个自电感通常比较小，对动车组高压电气系统的性能几乎没有影响。当电缆四周套装封闭的磁环时，由于磁环是用磁导率很高的硅钢片叠制而成，电缆电流将在构成磁环的各片硅钢片中产生比较强的交变磁场，从而使该部分电缆的自电感显著增大，即等效于在车顶高压系统中串接了电感元件。电感对高频振荡电流有阻抗作用，可以抑制冲击电流，从而能有效改善动车组升降弓及过分相时的电磁暂态，特别是能够一直暂态过电压。
套装磁环的电感值需要根据实际动车组在升降弓或过分相时电磁暂态过程中振荡频率、持续时间等因素，利用解析或仿真的方法确定。电感值过大会使电磁暂态时间延长并导致主回路压降较大，电感值过小则无法起到对电磁暂态的抑制作用。磁环的电感值一般为0.2～0.4mH。选择磁导率较大的硅钢片作为制作磁环的主要材料，根据选定的电感值，可以利用电磁场理论计算出磁环的尺寸。
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种用于动车组升降弓及过分相电磁暂态的控制装置，其特征在于，包括：电缆和磁环；
所述磁环套装于所述电缆上且位于所述电缆的前端，所述电缆的前端端头与受电弓连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：高压连接器和VCB，所述电缆的后端端头通过高压连接器与真空断路器VCB相连。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁环由硅钢片叠制制成。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述磁环的电感值为0.2～0.4mH。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，通过调整所述硅钢片的数目调整所述磁环的电感值。
6.一种用于动车组升降弓及过分相电磁暂态的控制方法，其特征在于，包括：
通过在电缆上套装磁环，用于使所述电缆的电流在所述磁环中产生交变磁场，使套装有磁环的电缆的自电感增大，抑制了升降弓及过分相电磁暂态。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述磁环套装于所述电缆上且位于所述电缆的前端，所述电缆的前端端头与受电弓连接，所述电缆的后端端头通过高压连接器与VCB相连升降弓。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述磁环由硅钢片叠制制成。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述磁环的电感值为0.2～0.4mH。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，通过调整所述硅钢片的数目调整所述磁环的电感值。
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