CN108773300A - 一种接触网供电电源高压系统及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接触网供电电源高压系统及其应用，高压系统包括依次相连的受电弓、主断路器、高压熔断器、高压隔离开关、高压变压器。受电弓与接触网接触，高压电压互感器原边一端连接至受电弓与主断路器之间，另一端连接至地。高压变压器与整流器相连，在高压变压器与整流器之间设置有高压室门。系统还包括与控制装置相连并用于反映高压室门开关状态的连锁开关。当控制装置检测到主断路器处于断开位、高压室门处于关闭状态、高压变压器的油温正常、受电弓的升弓气压足够的全部信号，且未检测到发生高压系统绝缘故障，受电弓才能进行升弓操作。本发明能够解决受电弓和主断路器安全控制的技术问题，从而确保接触网供电电源高压系统安全可靠运行。

Description

一种接触网供电电源高压系统及其应用

技术领域

本发明涉及铁路电气领域，尤其是涉及一种应用于铁路工程作业车辆的接触网供电电源高压系统及其应用。

背景技术

目前，随着我国铁路总里程的不断增长，铁路维护工作量也日益增加，大型养路机械已成为我国铁路养护维修的主要力量，每天都有几十支机械化施工队活跃在万里铁道线上。这些施工队常年在野外作业，战严寒、斗酷暑，为我国铁路事业的发展，特别是为近几年铁路的提速做出了巨大的贡献。为了解决铁路维护车队在野外的生活问题，各路局都为车队配备了具备机械化施工作业功能的宿营列车。这些宿营列车基于旅客列车车型改造而来，设置有卧铺间、厨房和餐厅等设施。在现有技术中，CN205890886U、CN106080625A、CN202389375U、CN101386305B、CN201712613U、CN201283866Y、CN101386305A等专利均给出了这种宿营列车的结构。

机械化施工队的宿营列车一般都是从沿途的停靠站上取电，由水电段负责，而宿营列车在每一站停靠的时间都很短，水电段必须频繁到施工队接电。而且这些沿途的停靠站一般都是小站，小站上的变压器容量都比较小，无法向宿营列车提供比较大容量的电能，所以宿营列车都带有自备的柴油发电机组。在很多时候，特别是在夏季和冬季使用空调的时候一般都由柴油发电机组向宿营列车供电。由柴油发电机组发电消耗了大量柴油，同时对环境造成严重污染，发电机组发出的噪音也对施工队员和周围居民造成了干扰。另外，柴油发电机组的容量也不大，车上很多用电设备如电磁灶、电淋浴器、电冰箱等都无法使用。然而，目前我国铁路电气化的里程每年都以很高的速度在增加，各主要干线已基本电气化，今后电气化铁路将越来越多，如果经常在电气化区间作业的机械化施工宿营列车上配备一套能直接从接触网取电的系统，就能使宿营列车不论停在何处，都能从接触网上取得大容量的电能，从而避免水电段频繁接电的麻烦，从根本上解决柴油发电机组的种种弊端。

目前，为了解决宿营列车用电的技术问题，宿营车一般都配备了接触网供电电源，将接触网电压转换为民用三相四线制电压。由于接触网供电电源依靠受电弓从接触网受流，因此受电弓和主断路器的控制是系统安全可靠运行的关键。在现有技术中，与本发明申请最为相关的文献为哈尔滨精达自动化技术开发有限责任公司于2013年03月25日申请，并于2013年08月21日公开，公告号为CN203142677U的中国实用新型专利《一种铁路移动式发电供电车》。该实用新型专利涉及一种铁路移动式发电供电车，用于满足铁路工程宿营车列、事故救援及沿线生产、生活负荷供电需求，其包括：货车车厢，货车车厢包括分设箱式变电站区域与发电机组区域，箱式变电站区域内装有箱式变压器，箱式变电站区域内装有低压控制柜，低压控制柜内的控制系统电连接发电机组，箱式变压器、低压控制柜内设停电空挡装置，低压控制柜通过双投开关转换不同位置，双投开关分别连接外部电源电和发电机组电源，发电机组通过10千伏单芯电缆连接所述的箱式变压器，箱式变压器通过10千伏单芯电缆接地。但是，该文献公开的是一种车载柴油发电机组供电系统，不涉及宿营列车接触网供电电源，更不涉及接触网供电电源高压系统中受电弓和主断路器的控制问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种接触网供电电源高压系统及其应用，以解决受电弓和主断路器安全控制的技术问题，从而确保接触网供电电源高压系统安全可靠运行。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种接触网供电电源高压系统的技术实现方案，一种接触网供电电源高压系统，包括：受电弓、高压电压互感器、避雷器、主断路器、高压熔断器、高压隔离开关、高压变压器和控制装置。所述受电弓、主断路器、高压熔断器、高压隔离开关、高压变压器依次相连。所述受电弓与接触网接触，所述高压电压互感器原边的一端连接至所述受电弓与主断路器之间，另一端连接至地。所述避雷器的一端连接至所述受电弓与主断路器之间，另一端通过箱体连接至地。所述高压变压器与整流器相连，在所述高压变压器与整流器之间设置有高压室门。所述高压系统还包括与所述控制装置相连并用于反映所述高压室门开关状态的连锁开关，及与所述控制装置相连并用于带动所述受电弓进行升降弓操作的升弓阀。当所述控制装置检测到如下全部信号，且未检测到发生高压系统绝缘故障，所述受电弓才能进行升弓操作：

A)所述主断路器处于断开位；

B)所述高压室门处于关闭状态；

C)所述高压变压器的油温正常；

D)所述受电弓的升弓气压足够。

优选的，所述主断路器与高压熔断器之间的电缆上套设有穿墙套管。所述高压系统绝缘故障包括但不限于所述受电弓、高压电压互感器、避雷器、主断路器、穿墙套管、高压熔断器、高压隔离开关的绝缘故障。

优选的，所述高压系统还包括与所述升弓阀相连的升降弓旋钮，在任何条件下均能通过操作所述升降弓旋钮使所述受电弓进行降弓。

优选的，所述控制装置在向受电弓发送降弓指令的同时也向所述主断路器发送分主断路器指令。

优选的，当所述控制装置检测到如下全部信号，所述主断路器才能进行闭合操作：

A1)所述受电弓升起，且所述接触网的电压正常；

B1)所述高压室门处于关闭状态；

C1)所述高压变压器的油温正常；

D1)所述受电弓的升弓气压足够。

优选的，所述高压系统还包括与所述主断路器相连的主断路器控制旋钮，在任何条件下均能通过操作所述升降弓旋钮或主断路器控制旋钮主动断开所述主断路器。

优选的，当所述控制装置检测到如下任一信号，所述控制装置发送主断路器分断操作指令，并发送受电弓降弓操作指令：

A2)所述高压室门处于打开状态；

B2)所述受电弓的升弓气压不足；

C2)所述高压变压器的油温高于设定值；

D2)所述接触网的电压高于过压保护值；

E2)所述接触网的电压低于欠压保护值；

F2)所述接触网的电流低于高压变压器的原边过流保护值。

优选的，所述高压变压器输入侧的一端与高压隔离开关相连，另一端依次通过电流互感器、接地夹连接至钢轨。

优选的，所述受电弓的降弓动作时间大于所述主断路器的分断时间，以确保所述主断路器断开后，所述受电弓才与接触网分离，使得所述受电弓不带负载进行降弓操作。

本发明还另外具体提供了一种接触网供电电源高压系统在大型养路作业车辆中的应用的技术实现方案。

通过实施上述本发明提供的接触网供电电源高压系统及其应用的技术方案，具有如下有益效果：

本发明接触网供电电源高压系统及其应用能够解决受电弓和主断路器安全控制的技术问题，从而确保接触网供电电源高压系统安全可靠运行，同时确保人员安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1是本发明接触网供电电源高压系统及其应用一种具体实施例的电气拓扑结构图；

图2是本发明接触网供电电源高压系统及其应用一种具体实施例的控制原理框图；

图中：1-接触网，2-受电弓，3-高压电压互感器，4-避雷器，5-箱体，6-主断路器，7-穿墙套管，8-高压熔断器，9-高压隔离开关，10-高压变压器，11-电流互感器，12-接地夹，13-钢轨，14-连锁开关，15-整流器，16-逆变器，17-输出开关，18-负载，19-高压室门，20-控制装置，21-升降弓旋钮，22-主断路器控制旋钮，23-升弓阀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1和附图2所示，给出了本发明接触网供电电源高压系统及其应用的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如附图1和附图2所示，一种接触网供电电源高压系统的实施例，具体包括：受电弓2、高压电压互感器3、避雷器4、主断路器6、高压熔断器8、高压隔离开关9、高压变压器10和控制装置20。受电弓2、主断路器6、高压熔断器8、高压隔离开关9、高压变压器10依次相连。受电弓2与接触网1接触，高压电压互感器3原边的一端连接至受电弓2与主断路器6之间，另一端连接至地。避雷器4的一端连接至受电弓2与主断路器6之间，另一端通过箱体5连接至地。高压变压器10与整流器15相连，在高压变压器10与整流器15之间设置有高压室门19。接触网供电电源高压系统还包括与控制装置20相连并用于反映高压室门19开关状态的连锁开关14，及与控制装置20相连并用于带动受电弓2进行升降弓操作的升弓阀23。高压变压器10输入侧的一端与高压隔离开关9相连，另一端依次通过电流互感器11、接地夹12连接至钢轨13。此外，整流器15、逆变器16、输出开关17、负载18依次相连。受电弓2升弓的逻辑条件为，当控制装置20检测到如下全部信号，且未检测到发生高压系统绝缘故障，受电弓2才能进行升弓操作：

A)主断路器6处于断开位；

B)高压室门19处于关闭状态；

C)高压变压器10的油温正常；

D)受电弓2的升弓气压足够。

主断路器6与高压熔断器8之间的电缆上套设有穿墙套管7。高压系统绝缘故障包括但不限于受电弓2、高压电压互感器3、避雷器4、主断路器6、穿墙套管7、高压熔断器8、高压隔离开关(具体为高压隔离开关静触头)9等高压器件的绝缘故障。避雷器4、穿墙套管7、高压熔断器8等高压器件的绝缘故障可以通过高压电压互感器3反送高压电压至高压系统(即高压电压互感器3的高压侧)，再由控制装置20检测高压电压互感器3反馈回来的电压来判断高压系统绝缘是否正常，如附图1中R所示为高压系统中的高压器件对地等效电阻。高压电送至高压系统，如果高压器件对地绝缘良好，则高压器件对地等效电阻R为无穷大。而例如：当穿墙套管7的绝缘损坏，因为穿墙套管7的对地绝缘受损，使得高压系统中的高压器件对地等效电阻R急剧减小，在高压电作用下高压系统对地电流增大，高压电压互感器3的一次侧电流增大，引起高压电压互感器3的二次侧电流增大，高压电压互感器3的二次侧反馈电压下降，通过读取高压电压互感器3的二次侧反馈电压即可实现高压系统绝缘故障的检测。其中，将高压室门19的状态信号作为升弓条件，能够避免高压触电危险。将高压变压器10的温度作为升弓条件，能够避免高压变压器10内部异常导致接触网1接地，进一步避免接触网供电开关跳闸和接触网烧损事故。将受电弓2的升弓气压作为升弓条件，能够避免气压不足引起受电弓2与接触网1的接触力不够，导致接触网1与受电弓2闪弧从而损伤接触网1。将高压系统绝缘故障的检测结果作为升弓条件，能够避免盲目升弓使接触网1接地而导致的牵引变电所的接触网供电开关跳闸和接触网烧损事故。

高压系统还包括与升弓阀23相连的升降弓旋钮21，受电弓2降弓的逻辑条件为：在任何条件下均能通过操作升降弓旋钮21使受电弓2进行降弓。控制装置20在向受电弓2发送降弓指令的同时也向主断路器6发送分主断路器指令。因为主断路器6的分断时间(约50毫秒)远小于受电弓2的降弓时间(约500毫秒)，所以当主断路器6断开后，受电弓2才与接触网1的网线分离。确保在任何情况下都能够主动使受电弓2降下，且在降弓命令发送的同时发送分主断路器6命令。且受电弓2的降弓动作时间远大于主断路器6的分断时间，能够确保主断路器6断开后，受电弓2才与接触网1分离，使得受电弓2不带负载18进行降弓操作。

主断路器6闭合的逻辑条件为，当控制装置20检测到如下全部信号，主断路器6才能进行闭合操作：

A1)受电弓2升起，且接触网1的电压正常；

B1)高压室门19处于关闭状态；

C1)述高压变压器10的油温正常；

D1)受电弓2的升弓气压足够。

其中，将接触网1的网压正常作为合主断路器6的条件，能够避免电压过高或过低而导致高压系统异常。将高压室门19的关闭信号作为合主断路器6的条件，能够避免高压触电危险。将高压变压器10的温度作为合主断路器6的条件，能够避免高压变压器10的内部异常导致接触网1接地，能够避免牵引变电所的接触网供电开关跳闸和接触网烧损事故。将受电弓2的升弓气压作为合主断路器6的条件，能够避免气压不足时驱动主断路器6闭合动作不够迅速而导致主断路器6的触头闪弧破坏触头表面。触头表面破坏会增大接触电阻，增加发热且降低使用寿命。

高压系统还包括与主断路器6相连的主断路器控制旋钮22，主断路器6的断开条件为：在任何条件下均能通过操作升降弓旋钮21或主断路器控制旋钮22主动断开主断路器6。且在控制装置20检测到严重故障时主动分断主断路器6，能够确保系统和人员安全。

当控制装置20实时检测到如下任一信号，控制装置20发送主断路器6分断操作指令，并发送受电弓2降弓操作指令：

A2)高压室门19处于打开状态；

B2)受电弓2的升弓气压不足；

C2)高压变压器10的油温高于设定值；

D2)接触网1的电压高于过压保护值；

E2)接触网1的电压低于欠压保护值；

F2)接触网1的电流低于高压变压器10的原边过流(即电流互感器11的电流检测值)保护值。

实施例2

一种实施例1所述接触网供电电源高压系统在大型养路作业车辆中应用的实施例。大型养路作业车辆进一步为铁路维护宿营列车。

通过实施本发明具体实施例描述的接触网供电电源高压系统及其应用的技术方案，能够产生如下技术效果：

本发明具体实施例描述的接触网供电电源高压系统及其应用能够解决受电弓和主断路器安全控制的技术问题，从而确保接触网供电电源高压系统安全可靠运行，同时确保人员安全。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (10)

1.一种接触网供电电源高压系统，其特征在于，包括：受电弓(2)、高压电压互感器(3)、避雷器(4)、主断路器(6)、高压熔断器(8)、高压隔离开关(9)、高压变压器(10)和控制装置(20)；所述受电弓(2)、主断路器(6)、高压熔断器(8)、高压隔离开关(9)、高压变压器(10)依次相连；所述受电弓(2)与接触网(1)接触，所述高压电压互感器(3)原边的一端连接至所述受电弓(2)与主断路器(6)之间，另一端连接至地；所述避雷器(4)的一端连接至所述受电弓(2)与主断路器(6)之间，另一端通过箱体(5)连接至地；所述高压变压器(10)与整流器(15)相连，在所述高压变压器(10)与整流器(15)之间设置有高压室门(19)；所述高压系统还包括与所述控制装置(20)相连并用于反映所述高压室门(19)开关状态的连锁开关(14)，及与所述控制装置(20)相连并用于带动所述受电弓(2)进行升降弓操作的升弓阀(23)；当所述控制装置(20)检测到如下全部信号，且未检测到发生高压系统绝缘故障，所述受电弓(2)才能进行升弓操作：

A)所述主断路器(6)处于断开位；

B)所述高压室门(19)处于关闭状态；

C)所述高压变压器(10)的油温正常；

D)所述受电弓(2)的升弓气压足够。

2.根据权利要求1所述的接触网供电电源高压系统，其特征在于：所述主断路器(6)与高压熔断器(8)之间的电缆上套设有穿墙套管(7)；所述高压系统绝缘故障包括但不限于所述受电弓(2)、高压电压互感器(3)、避雷器(4)、主断路器(6)、穿墙套管(7)、高压熔断器(8)、高压隔离开关(9)的绝缘故障。

3.根据权利要求1或2所述的接触网供电电源高压系统，其特征在于：所述高压系统还包括与所述升弓阀(23)相连的升降弓旋钮(21)，在任何条件下均能通过操作所述升降弓旋钮(21)使所述受电弓(2)进行降弓。

4.根据权利要求3所述的接触网供电电源高压系统，其特征在于：所述控制装置(20)在向受电弓(2)发送降弓指令的同时也向所述主断路器(6)发送分主断路器指令。

5.根据权利要求1、2或4任一项所述的接触网供电电源高压系统，其特征在于：当所述控制装置(20)检测到如下全部信号，所述主断路器(6)才能进行闭合操作：

A1)所述受电弓(2)升起，且所述接触网(1)的电压正常；

B1)所述高压室门(19)处于关闭状态；

C1)所述高压变压器(10)的油温正常；

D1)所述受电弓(2)的升弓气压足够。

6.根据权利要求5所述的接触网供电电源高压系统，其特征在于：所述高压系统还包括与所述主断路器(6)相连的主断路器控制旋钮(22)，在任何条件下均能通过操作所述升降弓旋钮(21)或主断路器控制旋钮(22)主动断开所述主断路器(6)。

7.根据权利要求1、2、4或6任一项所述的接触网供电电源高压系统，其特征在于：当所述控制装置(20)检测到如下任一信号，所述控制装置(20)发送主断路器(6)分断操作指令，并发送受电弓(2)降弓操作指令：

A2)所述高压室门(19)处于打开状态；

B2)所述受电弓(2)的升弓气压不足；

C2)所述高压变压器(10)的油温高于设定值；

D2)所述接触网(1)的电压高于过压保护值；

E2)所述接触网(1)的电压低于欠压保护值；

F2)所述接触网(1)的电流低于高压变压器(10)的原边过流保护值。

8.根据权利要求7所述的接触网供电电源高压系统，其特征在于：所述高压变压器(10)输入侧的一端与高压隔离开关(9)相连，另一端依次通过电流互感器(11)、接地夹(12)连接至钢轨(13)。

9.根据权利要求1、2、4、6或8任一项所述的接触网供电电源高压系统，其特征在于：所述受电弓(2)的降弓动作时间大于所述主断路器(6)的分断时间，以确保所述主断路器(6)断开后，所述受电弓(2)才与接触网(1)分离，使得所述受电弓(2)不带负载(18)进行降弓操作。

10.一种权利要求1至9任一项所述接触网供电电源高压系统在大型养路作业车辆中的应用。