一種地面式無觸點自動過分相裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地面式無觸點自動過分相裝置，屬于電氣化鐵道和電力電子技術(shù)領(lǐng)域，可用于電力機車通過電分相時的控制與保護，以消除過分相時產(chǎn)生的過電壓及涌流，延長機車電氣設(shè)備及接觸網(wǎng)的使用壽命，尤其是在高速動車組情況下更顯示出該裝置對安全穩(wěn)定運行的重要作用。
【專利說明】
一種地面式無觸點自動過分相裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種地面式無觸點自動過分相裝置，屬于電氣化鐵道和電力電子技術(shù)領(lǐng)域，可用于電力機車通過電分相時的控制與保護，以消除過分相時產(chǎn)生的過電壓及涌流，延長機車電氣設(shè)備及接觸網(wǎng)的使用壽命，尤其是在高速動車組情況下更顯示出該裝置對安全穩(wěn)定運行的重要作用。
【背景技術(shù)】
[0002]電力機車采用單相供電，為了使電力系統(tǒng)三相平衡，牽引供電系統(tǒng)采用了分段換相的方法，稱為電分相或簡稱分相，每隔20?30公里，在變電所出口處或兩變電所之間的分區(qū)所設(shè)電分相裝置。當列車速度為200公里/h時，每6?10分鐘要過一次電分相無電區(qū)，頻度非常高。
[0003]電力機車行駛中要頻繁地通過無電區(qū)，在采用常規(guī)地面式自動過分相裝置時，在通過分相區(qū)時機車內(nèi)主斷路器不分閘，而由地面站內(nèi)設(shè)備完成電源切換，每次都會使機車的主變壓器產(chǎn)生操作過電壓和發(fā)生涌流。操作過電壓影響變壓器壽命，且會發(fā)生電弧燒損接觸網(wǎng)甚至承力索；而涌流達額定電流的數(shù)倍，很大的電動力傷害繞組、易引發(fā)保護跳閘，且涌流諧波含量很大，對電網(wǎng)造成嚴重干擾。
[0004]針對電力機車過電分相存在的問題，人們想了許多辦法來解決。國外主要從電分段的硬件結(jié)構(gòu)上來解決，如增加滅弧結(jié)構(gòu)、列車進入中性段前減小電流、斷開電流等等，效果并不明顯；
在國內(nèi)，有采用“智能斷路器”來實現(xiàn)相位投切以消除過電壓和涌流問題，但由于機械開關(guān)的預(yù)擊穿、彈跳等固有缺陷，造成合閘相位誤差大，也不能很好解決過電壓和涌流問題。
[0005]隨著我國電氣化鐵路運營速度的提高，電力機車在通過電分相時多次出現(xiàn)過電壓、過電流，給機車和接觸網(wǎng)帶來嚴重的損害，嚴重影響到鐵路的穩(wěn)定運行，成為影響電氣化鐵路提速的關(guān)鍵問題之一。因此，研究安全、可靠、穩(wěn)定的自動過電分相方案，是高速鐵路發(fā)展的迫切要求。研究機車過電分相過電壓產(chǎn)生的機理及其抑制的技術(shù)措施具有較高的理論意義和實際價值。
[0006]在國家科委“九五”國家科技攻關(guān)計劃中，曾下達適用于高速電氣化鐵道的“自動過分相方案的研究”任務(wù)，說明國家對自動過分相技術(shù)是非常重視的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種利用開關(guān)變壓器技術(shù)的地面式無觸點自動過分相裝置以解決上述問題。開關(guān)變壓器技術(shù)實質(zhì)上就是把變壓器和電力電子器件相結(jié)合，構(gòu)成了一個耐高壓、大電流的電力電子開關(guān)模塊。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種地面式無觸點自動過分相裝置，包括隔離開關(guān)G1、G2、G3，開關(guān)變壓器TK1、TK2，晶閘管SCR1、SCR2，可編程控制器PLC、維持電阻R ;還包括保護斷路器QF1、QF2、QF3、QF4，隔離開關(guān)G4、G5;所述隔離開關(guān)G1、G2、G3的下端分別接接觸網(wǎng)A、中性線、接觸網(wǎng)B;隔離開關(guān)Gl的上端接開關(guān)變壓器TKl高壓側(cè)左端，開關(guān)變壓器TKl高壓側(cè)右端接QF3左端，QFl并接于TKl高壓側(cè)兩端，正反并聯(lián)的晶閘管對SCRl接于關(guān)變壓器TKl低壓側(cè)兩端，QF3右端接隔離開關(guān)G2上端；隔離開關(guān)G3的上端接開關(guān)變壓器TK2高壓側(cè)右端，開關(guān)變壓器TK2高壓側(cè)左端接QF4右端，QF2并接于TK2高壓側(cè)兩端，正反并聯(lián)的晶閘管對SCR2接于關(guān)變壓器TK2低壓側(cè)兩端，QF4左端接隔離開關(guān)G2上端；維持電阻R接于中性線與鐵軌之間。
[0009]所述地面式無觸點自動過分相裝置的控制系統(tǒng)采用可編程序控制器PLC或工控計算機COM fe制系統(tǒng)。
[0010]該系統(tǒng)還與柱上遙控隔離開關(guān)G4、G5，機車位置傳感器CG1、CG2、CG3、CG4配合工作。
[0011]所述地面式無觸點自動過分相裝置的控制系統(tǒng)通過對開關(guān)變壓器TK1、TK2的控制，實現(xiàn)對合閘電壓的相位控制或逐漸開通控制，又因晶閘管SCR本身具有電流過零關(guān)斷特性，從而消除過電壓和涌流，使機車過分相時安全穩(wěn)定運行。
【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細的描述:
圖1是一種地面式無觸點自動過電分相裝置的主電路圖。
[0013]圖2是采用了由電力電子器件IGCT替換晶閘管SCR、計算機控制系統(tǒng)COM替換可編程控制器PLC構(gòu)成的一種地面式無觸點自動過電分相裝置。
【具體實施方式】
[0014]采用開關(guān)變壓器TK技術(shù)的一種新的地面式無觸點自動過電分相裝置主電路圖如圖1所示:一種地面式無觸點自動過分相裝置，包括隔離開關(guān)Gl、G2、G3，開關(guān)變壓器TK1、TK2，晶閘管SCR1、SCR2，可編程控制器PLC、維持電阻R ;還包括保護斷路器QF1、QF2、QF3、QF4，隔離開關(guān)G4、G5 ;所述隔離開關(guān)G1、G2、G3的下端分別接接觸網(wǎng)A、中性線、接觸網(wǎng)B ;隔離開關(guān)Gl的上端接開關(guān)變壓器TKl高壓側(cè)左端，開關(guān)變壓器TKl高壓側(cè)右端接QF3左端，QFl并接于TKl高壓側(cè)兩端，正反并聯(lián)的晶閘管對SCRl接于關(guān)變壓器TKl低壓側(cè)兩端，QF3右端接隔離開關(guān)G2上端；隔離開關(guān)G3的上端接開關(guān)變壓器TK2高壓側(cè)右端，開關(guān)變壓器TK2高壓側(cè)左端接QF4右端，QF2并接于TK2高壓側(cè)兩端，正反并聯(lián)的晶閘管對SCR2接于關(guān)變壓器TK2低壓側(cè)兩端，QF4左端接隔離開關(guān)G2上端；維持電阻R接于中性線與鐵軌之間。
[0015]所述地面式無觸點自動過分相裝置的控制系統(tǒng)采用可編程序控制器PLC控制系統(tǒng)。如果地面站總控系統(tǒng)有余地，則該部份的控制也可由地面站總控系統(tǒng)來執(zhí)行。
[0016]該系統(tǒng)還與柱上遙控隔離開關(guān)G4、G5，機車位置傳感器CG1、CG2、CG3、CG4配合工作。
[0017]當機車接近電分相區(qū)時控制系統(tǒng)收到CGl地面信號，控制系統(tǒng)首先使TKl在電壓適當時刻導(dǎo)通，中性線得到A相電；由于中性線上接有電阻R，因此中性線上一直不存在感應(yīng)電壓，接通A相電時也無瞬態(tài)過電壓。
[0018]當受電弓跨接接觸網(wǎng)A和中性線時，因二者等電位故不會有弧光產(chǎn)生。
[0019]當受電弓脫離接觸網(wǎng)A完全進入中性區(qū)時，控制系統(tǒng)首先使TKl在電壓適當時刻斷電；當檢測到TKl中無大電流后，在接觸網(wǎng)B相電壓的適當時刻使TK2導(dǎo)通；這樣就使機車主變壓器在斷電時無過電壓、上電時無涌流。
[0020]當機車進入接觸網(wǎng)B時，CG4給主控系統(tǒng)信號，控制系統(tǒng)立即發(fā)信號斷開TK2，控制系統(tǒng)進入等待下一列機車到來的狀態(tài)。
[0021]由上述可見，從TKl關(guān)斷到TK2導(dǎo)通，中性線斷電約20ms至30ms，機車控制系統(tǒng)不會感知有斷電發(fā)生，因此該裝置能適于任何車型。
[0022]對于單方向行車的分相區(qū)，如果以機車通過時的電流作為電壓切換信號，則機車位置傳感器CG1、CG2、CG3、CG4可以取消，而成為無地面?zhèn)鞲衅魇綗o觸點自動過分相裝置。
[0023]現(xiàn)場應(yīng)用時，尚需要結(jié)合具體情況在主電路中加入各種保護電路。
[0024]圖2為合分閘控制采用工控計算機COM控制系統(tǒng)，其控制方法與上述相同；電力電子器件采用全控器件IGCT實施PffM控制。
[0025]上述描述的只是該發(fā)明的二種【具體實施方式】，舉例說明不對發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容構(gòu)成限制，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀了說明書后對前述的【具體實施方式】所做的修改或變形，都不背離發(fā)明的實質(zhì)和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種地面式無觸點自動過分相裝置，包括隔離開關(guān)(Gl)、(G2)、(G3)，開關(guān)變壓器(TKl)、(TK2)，晶閘管(SCR1)、(SCR2)，可編程控制器(PLC)、維持電阻(R);還包括保護斷路器(QF1)、(QF2)、(QF3)、(QF4)，隔離開關(guān)(G4)、(G5);所述隔離開關(guān)(Gl)、(G2)、(G3)的下端分別接接觸網(wǎng)(A)、中性線、接觸網(wǎng)(B);隔離開關(guān)(G) I的上端接開關(guān)變壓器(TKl)高壓側(cè)左端，開關(guān)變壓器(TKl)高壓側(cè)右端接(QF3)左端，(QFl)并接于(TKl)高壓側(cè)兩端，正反并聯(lián)的晶閘管對(SCRl)接于關(guān)變壓器(TKl)低壓側(cè)兩端，(QF3)右端接隔離開關(guān)(G2)上端；隔離開關(guān)(G3)的上端接開關(guān)變壓器(TK2)高壓側(cè)右端，開關(guān)變壓器(TK2)高壓側(cè)左端接(QF4)右端，(QF2)并接于(TK2)高壓側(cè)兩端，正反并聯(lián)的晶閘管對(SCR2)接于關(guān)變壓器(TK2)低壓側(cè)兩端，(QF4)左端接隔離開關(guān)(G2)上端；維持電阻(R)接于中性線與鐵軌之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新的地面式無觸點自動過分相裝置，其特征在于，其控制系統(tǒng)采用可編程序控制器(PLC)或工控計算機(COM)控制系統(tǒng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新的地面式無觸點自動過分相裝置，其特征在于其半控性電力電子器件晶閘管(SCR)也可以由全控性電力電子器件絕緣柵極晶閘管(IGCT)來替換。
【文檔編號】B60M3/04GK105835727SQ201510019868
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年1月15日
【發(fā)明人】潘家忠, 李天昊, 王桂華
【申請人】哈爾濱帕特爾科技股份有限公司