專利名稱：一種電氣化鐵道接觸網(wǎng)工頻在線防冰融冰方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電氣化鐵道接觸網(wǎng)工頻在線防冰融冰方法。
背景技術(shù)：
電氣化鐵路接觸網(wǎng)嚴(yán)重覆冰會(huì)導(dǎo)致接觸網(wǎng)的機(jī)械和電氣性能急劇下降，從而導(dǎo)致覆冰事故的發(fā)生。電氣化鐵路接觸網(wǎng)因冰雪危害而引起供電中斷，事故通常十分嚴(yán)重。接觸網(wǎng)覆冰后，一方面會(huì)嚴(yán)重的影響機(jī)車受流，另一方面當(dāng)受電弓與覆冰導(dǎo)線接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象，對(duì)導(dǎo)線和受電弓磨損加大，有時(shí)會(huì)造成接觸網(wǎng)的嚴(yán)重破壞，使列車失去運(yùn)行的動(dòng)力。這些問(wèn)題都可造成列車晚點(diǎn)，甚至營(yíng)運(yùn)安全事故。目前在工程實(shí)踐應(yīng)用的除冰、防冰的方法主要有熱力除冰、機(jī)械除冰和自然被動(dòng)除冰，例如阻性絲加熱除冰技術(shù)、化學(xué)藥劑方法、接觸網(wǎng)熱滑、人工清除覆冰等等。但這些方法多存在不足之處。如阻性絲加熱除冰方法，法國(guó)阿爾斯通、日本日立公司利用內(nèi)置絕緣阻性絲接觸線的特性開(kāi)發(fā)了接觸網(wǎng)除冰系統(tǒng)，并應(yīng)用于日本、法國(guó)、韓國(guó)、英國(guó)的鐵路、電車系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)與高壓輸電線除冰中的復(fù)合導(dǎo)線類似，我國(guó)哈爾濱地鐵也采用了阻性絲加熱除冰方法，該方法理論上可以達(dá)到除去接觸網(wǎng)覆冰的目的，但其如何處理好氣象條件、覆冰厚度以及融冰電流和融冰時(shí)間等方而的關(guān)系，還缺少成功應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)及相應(yīng)的規(guī)程和規(guī)范。又如化學(xué)藥劑方法，是利用化學(xué)藥劑與冰接觸后融化的方法除冰。德國(guó)不來(lái)梅有軌電車公司已成功使用高架線除冰設(shè)備給導(dǎo)線涂敷防凍劑。目前，國(guó)內(nèi)在機(jī)場(chǎng)、高速公路有直接拋撒除雪劑的做法，但將除雪劑涂敷在接觸導(dǎo)線上，還沒(méi)有運(yùn)用案例。另外化學(xué)藥劑拋撒后造成對(duì)土壤、以及環(huán)境的污染也是需要考慮的一個(gè)問(wèn)題。隨著我國(guó)鐵路規(guī)模的不斷擴(kuò)大，鐵路在國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)，擔(dān)負(fù)著越來(lái)越重要的作用，對(duì)接觸網(wǎng)除冰的需求也越來(lái)越突出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種電氣化鐵道接觸網(wǎng)工頻在線防冰融冰方法，該方法能夠在線路不停運(yùn)、不影響供電的情況下，在線自動(dòng)進(jìn)行防冰融冰，使接觸網(wǎng)在凍雨及冰雪等極端災(zāi)害天氣情況下不結(jié)冰，確保列車運(yùn)行的安全。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題，所采用的技術(shù)方案為一種電氣化鐵道接觸網(wǎng)工頻在線防冰融冰方法，其具體作法是A、在電氣化鐵道牽引變電所的兩相供電臂中的任一供電臂的首端和末端分別連接首端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置和未端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置；在接觸網(wǎng)上設(shè)置溫度傳感器，溫度傳感器與首端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置和未端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的控制器相連；B、溫度傳感器監(jiān)測(cè)接觸網(wǎng)的溫度，當(dāng)檢測(cè)出的溫度低于0°C時(shí)，控制器控制首端、 未端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置由無(wú)功補(bǔ)償工作狀態(tài)進(jìn)入防冰融冰工作狀態(tài)對(duì)無(wú)機(jī)車運(yùn)行的供電臂區(qū)間，控制器控制連接在供電臂末端的末端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置使接觸線向其輸入感性電流/2，且感性電流/2的幅值大于接觸線防冰融冰所需最小電流；連接在供電臂上的首端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置輸出容性電流Z1，容性電流^的幅值等于感性電流Λ的幅值； 對(duì)有機(jī)車運(yùn)行的供電臂區(qū)間，控制器控制供電臂的首端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置在保證其電壓大于機(jī)車額定工作電壓的前提下，輸出足夠大的感性電流Λ ；供電臂區(qū)間的末端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置輸出容性電流/4，該容性電流/4的大小應(yīng)保證末端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置兩端的電壓大于機(jī)車額定工作電壓。本發(fā)明的工作原理是在正常情況下，動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，抑制諧波，提高功率因數(shù)，提高電壓穩(wěn)定性。當(dāng)氣溫降低，控制器接受到的溫度傳感器送來(lái)的溫度檢測(cè)值低于0°c， 接觸線可能結(jié)冰時(shí)，動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)入防冰融冰工作狀態(tài)若供電區(qū)間無(wú)機(jī)車運(yùn)行連接在接觸線末端的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置使接觸網(wǎng)向其流入感性電流/2，其幅值大于接觸線融冰所需最小電流，連接在接觸線首端的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置輸出一電容性電流A，A的幅值等于/2。這樣，等幅值的容性電流A和感性電流/2在接觸線、首端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，未端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置、軌道之間構(gòu)成的閉合環(huán)路中流通， 接觸線電阻產(chǎn)生足夠熱量使接觸線不會(huì)結(jié)冰，保證接觸線的安全。若供電區(qū)間有機(jī)車運(yùn)行控制器控制供電臂區(qū)間首端的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置在保證其兩端電壓大于機(jī)車額定工作電壓的前提下，輸出足夠大的感性電流/3。由于感性電流/3較大，在接觸網(wǎng)上會(huì)產(chǎn)生電壓降，使未端的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置電壓降低，故未端的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置需產(chǎn)生一反相的容性電流，以使其電壓升高至機(jī)車額定工作電壓以上。這樣保證了接觸線上各處的電壓始終大于機(jī)車工作所需電壓，保證了機(jī)車的正常運(yùn)行。在此種工作狀態(tài)下，有三個(gè)電流分別在三個(gè)回路中流動(dòng)，分別是感性電流Z3，其閉合回路是，首端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置、接觸線、機(jī)車、鐵軌；牽引變電所流入機(jī)車的電流4， 其閉合回路為，牽引變電所、接觸線、機(jī)車、鐵軌；容性電流Λ，其閉合回路為未端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置、接觸線、機(jī)車、鐵軌。因此，在機(jī)車與牽引變電所之間的接觸線上流過(guò)的電流為感性電流/3與牽引變電所流入機(jī)車的電流之和，由于感性電流Λ足夠大(其上限為在保證動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置兩端電壓大于機(jī)車工作電壓的前提下，其容量所容許的最大輸出感性電流)，從而在該段接觸線上產(chǎn)生焦耳熱，進(jìn)行防冰、融冰。而在機(jī)車與未端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置之間的接觸線上有容性電流流過(guò)，也能產(chǎn)生焦耳熱，進(jìn)行防冰、融冰。由于首先要保證對(duì)機(jī)車正常供電的需要， 受動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置容量的限制，感性電流/3、容性電流/4的大小可能小于防冰融冰所需電流，但由于隨著列車行進(jìn)，這種時(shí)刻是短暫的，不會(huì)使接觸線結(jié)很厚的冰，造成接觸網(wǎng)的損壞。再通過(guò)其它時(shí)間的防冰融冰，也能將冰融掉。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是一、本發(fā)明能夠在線路不停運(yùn)、機(jī)車正常運(yùn)行時(shí)，進(jìn)行在線高效防冰融冰，以防冰為主，融冰為輔，使接觸網(wǎng)在凍雨及冰雪等極端災(zāi)害天氣情況下不結(jié)冰，確保列車運(yùn)行的安全。二、本發(fā)明采用動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置結(jié)合溫度傳感器進(jìn)行自動(dòng)輸電除冰，具有自檢，通信，環(huán)境溫度檢測(cè)，接觸線溫度檢測(cè)等功能，提高了防冰融冰的可靠性，運(yùn)行費(fèi)用低。三、在不需要防冰融冰的季節(jié)，該防冰融冰裝置可用作接觸網(wǎng)電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置用，抑制接觸網(wǎng)的諧波，提高電壓穩(wěn)定性，增強(qiáng)牽引網(wǎng)供電能力。一種裝置多種用途，投資省。上述的首端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置和未端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的組成均為降壓變壓器的原邊連接在接觸線與鐵軌之間，降壓變壓器次邊連接大功率電力電子開(kāi)關(guān)，大功率電力電子開(kāi)關(guān)再與直流儲(chǔ)能電容并聯(lián)。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例圖1示出，本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
為、一種電氣化鐵道接觸網(wǎng)工頻在線防冰融冰方法，其具體作法是A、在電氣化鐵道牽引變電所SSl的兩相供電臂中的任一供電臂A、B的首端和末端分別連接首端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVGh和未端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVGe ；在接觸網(wǎng)T上設(shè)置溫度傳感器，溫度傳感器與首端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SV(iH和未端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVGe的控制器相連；B、溫度傳感器監(jiān)測(cè)接觸網(wǎng)T的溫度，當(dāng)檢測(cè)出的溫度低于0°C時(shí)，控制器控制首端、未端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVGh、SVGe由無(wú)功補(bǔ)償工作狀態(tài)進(jìn)入防冰融冰工作狀態(tài)對(duì)無(wú)機(jī)車運(yùn)行的供電臂A區(qū)間，控制器控制連接在供電臂A末端的末端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVGe使接觸線T向其輸入感性電流/2，且感性電流/2的幅值大于接觸線T防冰融冰所需最小電流；連接在供電臂A上的首端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SV(iH輸出容性電流I1，容性電流I1的幅值等于感性電流/2的幅值；對(duì)有機(jī)車L運(yùn)行的供電臂B區(qū)間，控制器控制供電臂B的首端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置 3￥(^在保證其電壓大于機(jī)車額定工作電壓的前提下，輸出足夠大的感性電流/3;供電臂B區(qū)間的末端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVGe輸出容性電流/4，該容性電流/4的大小應(yīng)保證末端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SV(iE兩端的電壓大于機(jī)車額定工作電壓。圖2示出，本例的首端和末端分別連接動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVGh、的組成均為降壓變壓器Ts的原邊連接在接觸線與鐵軌之間，降壓變壓器Ts次邊連接大功率電力電子開(kāi)關(guān) S，大功率電力電子開(kāi)關(guān)S再與直流儲(chǔ)能電容C并聯(lián)。圖1還示出，本例的工作過(guò)程和原理是在正常情況下，動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SV(V SV(iE對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，抑制諧波， 提高功率因數(shù)，提高電壓穩(wěn)定性。當(dāng)氣溫降低，控制器接受到的溫度傳感器送來(lái)的溫度檢測(cè)值低于0°c，接觸線T可能結(jié)冰時(shí)，動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVGh、SVGe進(jìn)入防冰融冰工作狀態(tài)
若供電區(qū)間無(wú)機(jī)車運(yùn)行連接在接觸線T末端的末端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVGe使接觸向其流入感性電流/2，其幅值大于接觸線T融冰所需最小電流，連接在接觸線T首端的首端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置svq輸出一電容性電流Z1，A的幅值等于/2。這樣，等幅值的容性電流 Z1和感性電流/2在接觸線T、首端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVGh，未端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVGe、軌道 R之間構(gòu)成的閉合環(huán)路中流通，接觸線T的電阻產(chǎn)生足夠熱量使接觸線T不會(huì)結(jié)冰，保證接觸線T的安全。若供電區(qū)間有機(jī)車L運(yùn)行控制器控制供電臂B區(qū)間的首端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置 SV(iH在保證其兩端電壓大于機(jī)車L額定工作電壓的前提下，輸出足夠大的感性電流。由于感性電流Λ較大，在接觸線τ上會(huì)產(chǎn)生電壓降，使未端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVGh電壓降低，故未端的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVGh需產(chǎn)生一反相的容性電流/4，以使其電壓升高至機(jī)車L的額定工作電壓以上。這樣保證了接觸線T上各處的電壓始終大于機(jī)車L工作所需電壓，保證了機(jī)車L的正常運(yùn)行。在此種工作狀態(tài)下，有三個(gè)電流分別在三個(gè)回路中流動(dòng)，分別是1、感性電流Z3， 其閉合回路是，首端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVGh、接觸線Τ、機(jī)車L、鐵軌R ；2、牽引變電所SSl流入機(jī)車L的電流/s，其閉合回路為，牽引變電所SS1、接觸線Τ、機(jī)車L、鐵軌R ;3、容性電流/4， 其閉合回路為未端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVGe、接觸線T、機(jī)車L、鐵軌R。因此，在機(jī)車L與牽引變電所SSl之間的接觸線T上流過(guò)的電流為感性電流/3與牽引變電所SSl流入機(jī)車L的電流之和，由于感性電流Λ足夠大(其上限為在保證首端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SV(iH兩端電壓大于機(jī)車L工作電壓的前提下，其容量所容許的最大輸出感性電流)，從而在該段接觸線T上產(chǎn)生焦耳熱，進(jìn)行防冰、融冰。而在機(jī)車L與未端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVGe之間的接觸線T上有容性電流/4流過(guò)，也能產(chǎn)生焦耳熱，進(jìn)行防冰、融冰。由于首先要保證對(duì)機(jī)車L正常供電的需要，受動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置容量的限制，感性電流/3、容性電流/4的大小可能小于防冰融冰所需電流，但由于隨著列車行進(jìn)，這種時(shí)刻是短暫的，不會(huì)使接觸線T結(jié)很厚的冰，造成接觸網(wǎng)的損壞；再通過(guò)其它時(shí)間的防冰融冰，也能將冰融掉。
權(quán)利要求
1.一種電氣化鐵道接觸網(wǎng)工頻在線防冰融冰方法，其具體作法是A、在電氣化鐵道牽引變電所(SSl)的兩相供電臂中的任一供電臂(A、B)的首端和末端分別連接首端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVGh)和未端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVGe)；在接觸網(wǎng)(T) 上設(shè)置溫度傳感器，溫度傳感器與首端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVGh)和未端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置 (SVGe)的控制器相連；B、溫度傳感器監(jiān)測(cè)接觸網(wǎng)⑴的溫度，當(dāng)檢測(cè)出的溫度低于0°C時(shí)，控制器控制首端、 未端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVGH、SV(iE)由無(wú)功補(bǔ)償工作狀態(tài)進(jìn)入防冰融冰工作狀態(tài)對(duì)無(wú)機(jī)車運(yùn)行的供電臂(A)區(qū)間，控制器控制連接在供電臂(A)末端的末端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVQ)使接觸線⑴向其輸入感性電流Z2，且感性電流/2的幅值大于接觸線⑴ 防冰融冰所需最小電流；連接在供電臂(A)上的首端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVGh)輸出容性電流A，容性電流Z1的幅值等于感性電流/2的幅值；對(duì)有機(jī)車(L)運(yùn)行的供電臂⑶區(qū)間，控制器控制供電臂⑶的首端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVGh)在保證其電壓大于機(jī)車額定工作電壓的前提下，輸出足夠大的感性電流/3 ；供電臂(B)區(qū)間的末端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVGe)輸出容性電流Z4，該容性電流/4的大小應(yīng)保證末端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVGe)兩端的電壓大于機(jī)車額定工作電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電氣化鐵道接觸網(wǎng)工頻在線防冰融冰方法，其特征在于 所述的首端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVGh)和未端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVGe)的組成均為降壓變壓器(Ts)的原邊連接在接觸線(T)與鐵軌(I )之間，降壓變壓器(Ts)次邊連接大功率電力電子開(kāi)關(guān)(S)，大功率電力電子開(kāi)關(guān)(S)再與直流儲(chǔ)能電容(C)并聯(lián)。
全文摘要
一種電氣化鐵道接觸網(wǎng)工頻在線防冰融冰方法，其作法是A、在電氣化鐵道牽引變電所的任一供電臂的首端和末端分別連接首端和未端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置；在接觸網(wǎng)上設(shè)置溫度傳感器，溫度傳感器與首端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置和未端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的控制器相連；B、溫度傳感器監(jiān)測(cè)接觸網(wǎng)的溫度，當(dāng)檢測(cè)出的溫度低于0℃時(shí)，控制器控制首端、末端動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置由無(wú)功補(bǔ)償工作狀態(tài)進(jìn)入防冰融冰工作狀態(tài)。在接觸線上產(chǎn)生特定的電流，進(jìn)行防冰融冰。該方法能夠在線路不停運(yùn)、不影響供電的情況下，在線自動(dòng)進(jìn)行防冰融冰，使接觸網(wǎng)在凍雨及冰雪等極端災(zāi)害天氣情況下不結(jié)冰，確保列車運(yùn)行的安全。
文檔編號(hào)H02G7/16GK102195260SQ20111014192
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月29日
發(fā)明者劉煒, 周福林, 易東, 李子晗, 李群湛, 舒澤亮, 解紹鋒, 郭鍇, 陳民武, 高潔 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)