CN102765333B - 一种电气化铁道阻尼式自动切换过分相装置 - Google Patents

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Abstract

一种电气化铁道阻尼式自动切换过分相装置，其组成是：中性段与接触网一(A)的间隙(S1)跨接带电流互感器一(H1)的高压开关一(K1)；中性段上设置有绝缘分段间隙(SR)，该绝缘分段间隙(SR)跨接电阻器(R)；中性段与接触网二(B)的间隙(S2)跨接电流互感器二(H2)；电流互感器一(H1)的输出端、电流互感器二(H2)的输出端和高压开关一(K1)的控制端均与测量及控制单元相连。该装置可更好地避免高压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，并节约列车的运行成本和维护费用。

Description

一种电气化铁道阻尼式自动切换过分相装置
技术领域
本发明涉及一种电气化铁道阻尼式自动切换过分相装置。
背景技术
世界各国电气化铁道普遍采用单相工频交流制，为避免在电网中引起过多的负序电流，电气化铁道往往采用轮换相序、分相分区供电的方案，在铁路沿线每20-25km构成一个供电区，各供电区分别由电网中的不同相供电。这种轮流换相、分区供电的方式形成了电气化铁道牵引供电***的一个独特结构-电分相。由于电分相两端的相位不同或出于安全和检修考虑须采用绝缘结构，故电分相亦称绝缘分相器。列车从一个供电区过渡到另一个供电区的运行过程称为列车过分相。由于列车提速，过分相愈加频繁，列车司机必须在极短时间内完成过分相操作，劳动强度极大，特别在高速铁路上，过分相几乎无法由司机手动完成，必须采用自动过分相技术。为使列车顺利过分相，人们提出了多种过分相解决方案，总体上可分为车载和地面自动过分相两类。
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***自动完成过分相，即从一供电区驶入中性段前，自动断辅助电路、断主断路器(真空开关)；通过中性段驶入另一供电区后，自动合主断路器、合辅助电路等一系列操作过程。这种过分相方式在过中性段时需要断电，列车靠惯性通过中性段，会造成一定的速度损失。
现有地面自动过分相则是通过地面高压(真空)开关与列车位置信号配合，先断开上一供电区，然后再与下一供电区接通，即通过高压开关将两端的供电区电源切换到中性段上，列车通过中性段时，进行两供电区的倒闸作业，在过中性段的部分时间需要断电，断电时间短，对列车速度影响较小。
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***的过电压和过电流，影响设备安全运行。
发明人曾发明了一种电气化铁道无开关切换自动过分相装置，其核心思想是在接触网中性段之间串联电阻器，不再设置切换高压开关(断路器)，对运行中可能造成的暂态过电压和过电流起到阻尼作用，引入了中间过渡变压过程，瞬态电压变化幅度小，消弱了直接过分相产生的暂态过电压现象。但列车通过电阻器时几乎未降速，过电阻器时仍有瞬态电压产生，而可能发生拉弧现象，而影响设备的寿命。
发明内容
本发明的目的就是提供一种电气化铁道阻尼式自动切换过分相装置，该装置可更好地避免高压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，并节约列车的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：一种电气化铁道阻尼式自动切换过分相装置，其组成是：
中性段与接触网一的间隙跨接带电流互感器一的高压开关一；中性段上设置有绝缘分段间隙，该绝缘分段间隙跨接电阻器；中性段与接触网二的间隙跨接电流互感器二；
电流互感器一的输出端、电流互感器二的输出端和高压开关一的控制端均与测量及控制单元相连。
以上技术方案适用于列车单方向通过(如复线铁路的上行或下行)的情形，其工作过程和原理是：
列车未过分相时，高压开关一处于常闭状态，电流互感器一、二测出的电流之差为零。假定列车从接触网一的方向驶来，经过接触网一和中性段的间隙后使得电流互感器一测出的电流大于电流互感器二测出的电流，测量及控制单元控制高压开关一立刻断开，列车停止从接触网一上取流，速度得以适当降低。随即列车驶过电阻器(绝缘分段间隙)后转由接触网二供电；此时，电流互感器二测出的电流大于电流互感器一测出的电流，测量及控制单元控制高压开关K1闭合；或者，经过设定的时间(大于列车通过电分相的时间，但小于最小行车间隔)延迟后，测量及控制单元控制接通高压开关一，进入过分相后的正常供电状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、本发明利用电阻器的阻尼特性，抑制高压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***电气设备造成的不利影响，提高供电可靠性和安全性。
二、在过分相时只需一个高压开关，较之现有地面自动过分相装置的高压开关的数量减少一半，动作次数也减少一半，暂态过程减少一半对列车运行的影响减小；且取消了地面信号及其传感装置，避免了地面人员及设备间的干扰，减少投资和维护费用，并提高了可靠性。
三、与现有的电气化铁道阻尼无开关切换自动过分相装置相比，由于在列车驶过电阻器之前已由高压开关一断开对列车的供电，列车速度得以适当降低，通过电阻器的时间适当延长，可避免列车高速通过电阻器时产生瞬间压差而拉弧的现象，更好地保证了列车的安全运行，提高装置的可靠性和寿命。
上述的中性段与接触网二的间隙跨接高压开关二，所述的电流互感器二为高压开关二自带的电流互感器。
这样的方案适用于列车双向通过铁路的情形，其工作过程和原理是：
列车未过分相时，高压开关一、二处于常闭状态，电流互感器一、二测出的电流之差为零。
当列车从接触网一的方向驶来，经过接触网一和中性段的间隙后使得电流互感器一测出的电流大于电流互感器二测出的电流，测量及控制单元控制高压开关一立刻断开，列车停止从接触网一上取电，速度得以适当降低。随即列车驶过电阻器(绝缘分段间隙)后转由接触网二供电；此时，电流互感器二测出的电流大于电流互感器一测出的电流，测量及控制单元控制高压开关一闭合；或者，经过设定的时间(大于列车通过电分相的时间，但小于最小行车间隔)延迟后，测量及控制单元控制接通高压开关一，进入过分相后的正常供电状态。
当列车从接触网二的方向驶来，经过接触网二和中性段的间隙后使得电流互感器二测出的电流大于电流互感器一测出的电流，测量及控制单元控制高压开关二立刻断开，列车停止从接触网二上取电，速度得以适当降低。随即列车驶过电阻器，绝缘分段间隙后转由接触网一供电；此时，电流互感器一测出的电流大于电流互感器二测出的电流，测量及控制单元控制高压开关二闭合；或者，经过设定的时间(大于列车通过电分相的时间，但小于最小行车间隔)延迟后，测量及控制单元控制接通高压开关二，进入过分相后的正常供电状态。
可见，在过分相时该方案，只需一个高压开关一动作，而高压开关二保持常闭、不动作；较之现有地面自动过分相装置的高压开关动作次数减少一半，使用寿命长延长一倍；也取消了地面信号及其传感装置，避免了地面人员及设备间的干扰，减少投资和维护费用，并提高了可靠性。而与现有的电气化铁道阻尼无开关切换自动过分相装置相比：由于在列车驶过电阻器之前已由高压开关一或二断开对列车的供电，列车速度得以适当降低，通过电阻器的时间适当延长，可避免列车高速通过电阻器时产生瞬间压差而拉弧的现象，也更好地保证了列车的安全运行，提高了装置的可靠性和寿命。
上述的中性段上设置的绝缘分段间隙为两个，每个绝缘分段间隙均跨接电阻器。
这样，可提高本发明装置的防短路能力。
上述的电阻器的两端跨接有旁路开关。
这样，当列车已驶入中性段但未通过电阻器时，发生停车现象，由于距电阻器距离很短，通过恢复后方接触网供电，列车无法获得足够能量顺利通过电阻器；此时将旁路开关接通，可旁路掉电阻器，由前方的接触网通过闭合的高压开关一或二、旁路开关向列车供电，使其顺利驶出供电死区，进入过分相后的正常供电状态。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图。
图2是本发明实施例二的结构示意图。
图3是本发明实施例三的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
图1示出，本发明的一种具体实施方式为：一种电气化铁道阻尼式自动切换过分相装置，其组成是：
中性段与接触网一A的间隙S1跨接带电流互感器一H1的高压开关一K1；中性段上设置有绝缘分段间隙SR，该绝缘分段间隙SR跨接电阻器R；中性段与接触网二B的间隙S2跨接电流互感器二H2；
电流互感器一H1的输出端、电流互感器二H2的输出端和高压开关一K1的控制端均与测量及控制单元相连。
本例中电阻器R的两端跨接有旁路开关P。
本实施例适用于列车L从接触网一A到接触网二B单方向通过的情形(如复线铁路的上行或下行)。
实施例二
图2示出，本例的结构与实施例一基本相同，不同的仅仅是：中性段与接触网二B的间隙S2跨接高压开关二K2，电流互感器二H2为高压开关二K2自带的电流互感器。
本例适用于列车L双向通过单线铁路的情形。
实施例三
图3示出，本例的结构与实施例二基本相同，不同的仅仅是：所述的中性段上设置的绝缘分段间隙SR为两个，每个绝缘分段间隙SR均跨接电阻器R。
本发明的高压开关一K1、高压开关二K2的额定电压为27.5kV，额定电流为列车额定电流；电阻器R额定电压为27.5kV，电阻器R的阻值通常取10-505kΩ，具体取值由其阻尼作用和最小损耗决定，如选取对应电压下，1安培电流的阻值：当用于牵引变电所出口的异相电分相处时，电分相的额定电压为27.5kV，则电阻器R阻值取27.5kΩ，当用于同相电分相的分区所时，由于通常压差小于10kV，则电阻器R阻值可为10kΩ。图3中，L为列车。
本发明的高压开关即可以是真空开关，亦可是电力电子开关。

Claims (4)

1.一种电气化铁道阻尼式自动切换过分相装置，其组成是：
中性段与接触网一(A)的间隙(S1)跨接带电流互感器一(H1)的高压开关一(K1)；中性段上设置有绝缘分段间隙(SR)，该绝缘分段间隙(SR)跨接电阻器(R)；中性段与接触网二(B)的间隙(S2)跨接电流互感器二(H2)；
电流互感器一(H1)的输出端、电流互感器二(H2)的输出端和高压开关一(K1)的控制端均与测量及控制单元相连。
2.根据权利要求1所述的一种电气化铁道阻尼式自动切换过分相装置，其特征在于：所述的中性段与接触网二(B)的间隙(S2)跨接高压开关二(K2)，所述的电流互感器二(H2)为高压开关二(K2)自带的电流互感器。
3.根据权利要求1所述的一种电气化铁道阻尼式自动切换过分相装置，其特征在于：所述的中性段上设置的绝缘分段间隙(SR)为两个，每个绝缘分段间隙(SR)均跨接电阻器(R)。
4.根据权利要求1或3所述的一种电气化铁道阻尼式自动切换过分相装置，其特征在于：所述的电阻器(R)的两端跨接有旁路开关(P)。
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