專利名稱：電氣化鐵道牽引網(wǎng)交流融冰系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電氣化鐵道牽引網(wǎng)，特別涉及一種帶有降壓變壓器和電容性電氣設(shè)備的電氣化鐵道牽弓I網(wǎng)交流融冰系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電氣化鐵道牽引網(wǎng)包括接觸網(wǎng)、鋼軌和附加導線(回流線、正饋線等)等導體。復線電氣化鐵路供電臂末端通常設(shè)有帶上下行并聯(lián)開關(guān)的分區(qū)所。接觸網(wǎng)是向動車組和電力機車提供電能的重要牽引供電設(shè)施。接觸網(wǎng)覆冰時，將導致動車組和電力機車上的受電弓無法與接觸導線正常接觸，從而失電無法運行，還可能造成接觸網(wǎng)舞動、支柱傾倒甚至接觸網(wǎng)跨塌等嚴重事故。附加導線(回流線、正饋線等)與接觸網(wǎng)平行架設(shè)，通常采用鋼芯鋁絞線，當覆冰嚴重時會發(fā)生斷線，影響供電能力和運輸安全。因此附加導線也需要融化覆冰。電氣化鐵道牽引網(wǎng)融冰的基本原理是將通過融冰裝置將接觸網(wǎng)和(或)附加導線串入融冰回路，從而產(chǎn)生融冰電流流經(jīng)接觸網(wǎng)和(或)附加導線，使得導線通過電流產(chǎn)生焦耳熱能融化覆冰。目前，最常見的去除牽引網(wǎng)導體覆冰的方法是人工敲打除冰，這種方法極易對接觸網(wǎng)和附加導線產(chǎn)生機械損傷。除此之外，有單位提出了在牽引網(wǎng)中串聯(lián)大電阻來控制電流的交流融冰方式，該方式電能的利用率較低。有單位提出了直接將牽引網(wǎng)短路、利用短路電流的交流融冰方式，該方式產(chǎn)生的大短路電流會對電氣設(shè)備的沖擊損害，難以控制，安全可靠性較低。還有單位提出了在牽引網(wǎng)中設(shè)置整流裝置的直流融冰方式，該方式整流裝置造價較高，而且整流器件易損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電氣化鐵道牽引網(wǎng)交流融冰系統(tǒng)，帶有降壓變壓器和電容性電氣設(shè)備，通過調(diào)節(jié)降壓變壓器輸出電壓和電容性電氣設(shè)備的阻抗來調(diào)節(jié)流經(jīng)牽引網(wǎng)的電流，利用電流流經(jīng)導線產(chǎn)生的焦耳熱來融化覆冰，整套裝置電氣容量小， 能量利用率高。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明的電氣化鐵道牽引網(wǎng)交流融冰系統(tǒng)，其特征是它包括降壓變壓器、電容性電氣設(shè)備，所述降壓變壓器的高壓側(cè)經(jīng)過隔離開關(guān)、斷路器連接在牽引變電所27. 5kV母線上；降壓變壓器的低壓側(cè)通過斷路器、隔離開關(guān)將電容性電氣設(shè)備、接觸網(wǎng)、連接導體與牽引網(wǎng)其它導體連接成融冰回路。本發(fā)明能用于單線電氣化鐵路和復線電氣化鐵路，能用于直接供電方式和自耦變壓器供電方式的電氣化鐵路，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下幾個方面的優(yōu)點(1)通過合理選擇或調(diào)節(jié)電容性電氣設(shè)備的容性阻抗削減牽引網(wǎng)的感性阻抗，使得融冰回路基本呈現(xiàn)電阻性。由于接觸網(wǎng)電阻較小，因此在同樣的融冰電流下，本發(fā)明所需要的電氣容量較小。在融冰回路中，電熱能量主要消耗在接觸網(wǎng)和附加導線的電阻上，僅在降壓變壓器和電容性電氣設(shè)備產(chǎn)生少許損耗，因此整套融冰裝置的能量利用率較高。
(2)供電臂的長度通常在10 30km之間。為了適應(yīng)不同長度的供電臂，降壓變壓器低壓側(cè)輸出電壓和電容性電氣設(shè)備的容性阻抗可以調(diào)節(jié)。(3)降壓變壓器低壓側(cè)輸出電壓和電容性電氣設(shè)備的阻抗可以在系統(tǒng)投運前根據(jù)情況設(shè)定，也可以采用在運行中自動調(diào)整的方式。(4)與人工敲打除冰方式相比，本發(fā)明利用焦耳熱融化覆冰，能充分減少外力對接觸網(wǎng)的損傷。與利用短路電流的交流融冰方式相比，本裝置容易控制，不會產(chǎn)生大短路電流對設(shè)備的沖擊損害，安全可靠性較高。與利用電阻限流的交流融冰方式相比，本發(fā)明能量利用率較高。與直流融冰方式相比，本發(fā)明技術(shù)成熟，設(shè)備可靠性較高。(5)本發(fā)明提供的系統(tǒng)能集中安裝在牽引變電所內(nèi)或附近，亦可由分散安裝在牽引變電所內(nèi)或附近和安裝在分區(qū)所內(nèi)或附近組合而成，亦可


本說明書包括如下三幅附圖圖1是本發(fā)明電氣化鐵道牽引網(wǎng)交流融冰系統(tǒng)實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明電氣化鐵道牽引網(wǎng)交流融冰系統(tǒng)實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明電氣化鐵道牽引網(wǎng)交流融冰系統(tǒng)實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中示出部件、設(shè)備名稱及所對應(yīng)的標記牽引變電所27. 5kV母線1、接觸網(wǎng)2、牽引網(wǎng)其它導體3、連接導體4、降壓變壓器10、第1斷路器11、第1隔離開關(guān)12、第2斷路器 13、第2隔離開關(guān)14、電容性電氣設(shè)備20、第3斷路器21、第3隔離開關(guān)22、第4隔離開關(guān) 23、第5隔離開關(guān)24、第6隔離開關(guān)25。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。參照圖1、圖2或圖3，本發(fā)明的電氣化鐵道牽引網(wǎng)交流融冰系統(tǒng)，其特征是它包括降壓變壓器10、電容性電氣設(shè)備20，所述降壓變壓器10的高壓側(cè)經(jīng)過第1隔離開關(guān)12、 第1斷路器11連接在牽引變電所27. 5kV母線1上；降壓變壓器10的低壓側(cè)通過斷路器、隔離開關(guān)將電容性電氣設(shè)備20、接觸網(wǎng)2、連接導體4與牽引網(wǎng)其它導體2連接成融冰回路。所述降壓變壓器10的高壓側(cè)額定電壓27. 5kV，低壓側(cè)能提供多級電壓輸出(如 10kV/8kV/6kV/4kV等)，用戶根據(jù)實際需要選擇合適的低壓側(cè)工作電壓；既可以是油浸式的，也可以是干式的；既可以是自動調(diào)壓的，也可以是人工調(diào)壓的。所述電容性電氣設(shè)備 20，既可以是固定容量的電容器組，也可以是可調(diào)節(jié)容量的電容器組，也可以是通過電力電子器件控制呈現(xiàn)出電容性電氣裝置，如晶間管控制的電抗器和固定電容器的組合并聯(lián)裝置 (TCR+FC)等，還包括該電容性電氣設(shè)備的配套設(shè)備。系統(tǒng)中還包括以上電氣設(shè)備正常工作所必須的控制保護裝置和電源裝置?？刂票Ｗo裝置按照用戶要求閉合或打開斷路器及隔離開關(guān)，能在裝置內(nèi)部故障時迅速切斷電源。 控制保護裝置采用微機型，既可以作為牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)的一個組成部分，也可以獨立設(shè)置并通過通信接口與牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。電源裝置既可以利用牽引變電所的交直流系統(tǒng)，也可以采用外接電源、自帶交流電源屏和直流蓄電池屏的方式。需要特別指出的是，附圖中的牽引網(wǎng)其它導體3在不同應(yīng)用場合下可以是不同的牽引網(wǎng)導體，如在單線電氣化鐵路接觸網(wǎng)融冰時，牽引網(wǎng)其它導體3是鋼軌；在接觸網(wǎng)和回流線同時融冰時，牽引網(wǎng)其它導體3是回流線；在接觸網(wǎng)和正饋線同時融冰時，牽引網(wǎng)其它導體3是正饋線；在復線電氣化鐵路上下行接觸網(wǎng)同時融冰時，牽引網(wǎng)其它導體3是除了接觸網(wǎng)2外的另一接觸網(wǎng)。連接導體4在不同應(yīng)用場合下可以是不同的導體，如在不同應(yīng)用場合下接觸網(wǎng)2分別與鋼軌、回流線、正饋線連接時，連接導體4是連接線，在復線電氣化鐵路上下行接觸網(wǎng)同時融冰時，連接導體4是復線電氣化鐵路分區(qū)所的上下行并聯(lián)開關(guān)。實施例1 如圖1所示。降壓變壓器10、電容性電氣設(shè)備20安裝在牽引變電所內(nèi)或附近，降壓變壓器10高壓側(cè)經(jīng)過第1隔離開關(guān)12和第1斷路器11與牽引變電所27. 5kV母線1連接。降壓變壓器10的低壓側(cè)先連接電容性電氣設(shè)備20、再與接觸網(wǎng)2、牽引網(wǎng)其它導體3 和連接導體4連接構(gòu)成融冰回路。在接觸網(wǎng)2上沒有覆冰的正常運行時，第1斷路器11、第1隔離開關(guān)12、第3斷路器21、第3隔離開關(guān)22、第4隔離開關(guān)23均處于斷開狀態(tài)。當接觸網(wǎng)2上出現(xiàn)覆冰、需要進行融冰工作時，本實施例的操作步驟如下按順序?qū)⒌?斷路器13、第2隔離開關(guān)14打開，接觸網(wǎng)2斷電；當用于單線電氣化鐵路接觸網(wǎng)融冰時，在供電臂末端用連接線將接觸網(wǎng)2和鋼軌連接在一起；當用于接觸網(wǎng)和回流線同時融冰時，在供電臂末端用連接線將接觸網(wǎng)2和回流線連接在一起；當用于接觸網(wǎng)和正饋線同時融冰時，在供電臂末端用連接線將接觸網(wǎng)2 和正饋線連接在一起；當用于復線電氣化鐵路上下行接觸網(wǎng)同時融冰時，閉合分區(qū)所并聯(lián)開關(guān)連接另一接觸網(wǎng)；按順序閉合第1隔離開關(guān)12、第1斷路器11，降壓變壓器10高壓側(cè)帶電；按順序閉合第3隔離開關(guān)22、第4隔離開關(guān)23、第3斷路器21，降壓變壓器10低壓側(cè)和電容性電氣設(shè)備20帶電，形成融冰回路；融冰結(jié)束后按順序打開第3斷路器21、第3隔離開關(guān)22，第4隔離開關(guān)23 ；按順序打開降壓變壓器10高壓側(cè)的第1斷路器11，第1隔離開關(guān)12，融冰系統(tǒng)斷電；
在供電臂末端將連接線拆除，或打開分區(qū)所并聯(lián)開關(guān)；按順序閉合第2隔離開關(guān)14、第2斷路器13，接觸網(wǎng)2恢復供電。實施例2 如圖2所示。降壓變壓器10、電容性電氣設(shè)備20安裝在牽引變電所內(nèi)或附近，降壓變壓器10高壓側(cè)經(jīng)過隔離開關(guān)12和斷路器11與牽引變電所27. 5kV母線1連接。所述降壓變壓器10的低壓側(cè)先連接接觸網(wǎng)2、連接導體4和牽引網(wǎng)其它導體3，再與電容性電氣設(shè)備20連接構(gòu)成融冰回路。在接觸網(wǎng)2上沒有覆冰的正常運行時，第1斷路器11，第1隔離開關(guān)12、第3斷路器21，第3隔離開關(guān)22，第4隔離開關(guān)23均處于斷開狀態(tài)。當接觸網(wǎng)2上出現(xiàn)覆冰、需要進行融冰工作時，本實施例的操作步驟如下將第2斷路器13、第2隔離開關(guān)14打開，接觸網(wǎng)2斷電；當用于單線電氣化鐵路接觸網(wǎng)融冰時，在供電臂末端用連接線將接觸網(wǎng)2和鋼軌連接在一起；當用于接觸網(wǎng)和回流線同時融冰時，在供電臂末端用連接線將接觸網(wǎng)2和回
5流線連接在一起；當用于接觸網(wǎng)和正饋線同時融冰時，在供電臂末端用連接線將接觸網(wǎng)2 和正饋線連接在一起；當用于復線電氣化鐵路上下行接觸網(wǎng)同時融冰時，閉合分區(qū)所并聯(lián)開關(guān)連接另一接觸網(wǎng)；按順序閉合第1隔離開關(guān)12、第1斷路器11，降壓變壓器10高壓側(cè)帶電；按順序閉合第3隔離開關(guān)22、第4隔離開關(guān)23、第3斷路器21，降壓變壓器10低壓側(cè)和電容性電氣設(shè)備20帶電并形成融冰回路；融冰結(jié)束后按順序打開第3斷路器21、第3隔離開關(guān)22，第4隔離開關(guān)23 ；打開第1隔離開關(guān)12、第1斷路器11，融冰系統(tǒng)斷電；在供電臂末端將連接線拆除，或打開分區(qū)所并聯(lián)開關(guān)；按順序閉合第2隔離開關(guān)14、第2斷路器13，接觸網(wǎng)2恢復供電。實施例3 如圖3所示。降壓變壓器10安裝在牽引變電所內(nèi)或附近，電容性電氣設(shè)備20安裝在供電臂末端電分相附近(或分區(qū)所內(nèi)或附近)。降壓變壓器10的低壓側(cè)先與接觸網(wǎng)2 連接、再經(jīng)電容性電氣設(shè)備20、連接導體4與牽引網(wǎng)其它導體3連接構(gòu)成融冰回路。在接觸網(wǎng)2上沒有覆冰的正常運行時，第1斷路器11、第1隔離開關(guān)12、第3斷路器21、第3隔離開關(guān)22、第4隔離開關(guān)23、第5隔離開關(guān)24、第6隔離開關(guān)25均處于斷開狀態(tài)。當接觸網(wǎng)2上出現(xiàn)覆冰、需要進行融冰工作時，本實施例的操作步驟如下按順序?qū)⒌?斷路器13、第2隔離開關(guān)14打開，接觸網(wǎng)2斷電；當用于單線電氣化鐵路接觸網(wǎng)融冰時，在供電臂末端用連接線將電容性電氣設(shè)備 20和鋼軌連接在一起；當用于接觸網(wǎng)和回流線同時融冰時，在供電臂末端用連接線將電容性電氣設(shè)備20和回流線連接在一起；當用于接觸網(wǎng)和正饋線同時融冰時，在供電臂末端用連接線將電容性電氣設(shè)備20和正饋線連接在一起；當用于復線電氣化鐵路上下行接觸網(wǎng)同時融冰時，在供電臂末端用連接線將電容性電氣設(shè)備20和分區(qū)所連接在一起并閉合分區(qū)所并聯(lián)開關(guān)連接另一接觸網(wǎng)；按順序閉合第1隔離開關(guān)12、第1斷路器11，降壓變壓器10高壓側(cè)帶電；按順序閉合第6隔離開關(guān)25，第5隔離開關(guān)24、第4隔離開關(guān)23、第3隔離開關(guān) 22、第3斷路器21，降壓變壓器10低壓側(cè)和電容性電氣設(shè)備20帶電并形成融冰回路；融冰結(jié)束后按順序打開第3斷路器21、第3隔離開關(guān)22、第4隔離開關(guān)23、第5隔離開關(guān)M、第6隔離開關(guān)25;按順序打開第1隔離開關(guān)12、第1斷路器11，融冰系統(tǒng)斷電；拆除連接線，或打開分區(qū)所并聯(lián)開關(guān)；按順序閉合第2隔離開關(guān)14、第2斷路器13，接觸網(wǎng)2恢復供電。以上實施例中第1斷路器11，第1隔離開關(guān)12利用了備用回路，實際應(yīng)用中也可以直接通過電纜連接等方式利用饋線斷路器等方式，還可利用既有電氣化鐵路供電臂首端或中部的串聯(lián)電容補償裝置作為電容性電氣設(shè)備形成融冰回路。以上所述只是用圖解說明本發(fā)明電氣化鐵道牽引網(wǎng)交流融冰系統(tǒng)的一些原理，并非是要將本發(fā)明局限在所示和所述的具體結(jié)構(gòu)和適用范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相應(yīng)修改以及等同物，均屬于本發(fā)明所申請的專利范圍。
權(quán)利要求
1.電氣化鐵道牽引網(wǎng)交流融冰系統(tǒng)，其特征是它包括降壓變壓器(10)、電容性電氣設(shè)備(20)、斷路器、隔離開關(guān)，所述降壓變壓器(10)的高壓側(cè)經(jīng)過隔離開關(guān)、斷路器連接在牽引變電所27. 5kV母線(1)上；降壓變壓器(10)的低壓側(cè)通過斷路器、隔離開關(guān)將電容性電氣設(shè)備(20)、接觸網(wǎng)O)、連接導體(4)與牽引網(wǎng)其它導體(3)連接成融冰回路。
2.如權(quán)利要求1所述電氣化鐵道牽引網(wǎng)交流融冰系統(tǒng)，其特征是所述降壓變壓器 (10)的低壓側(cè)先連接電容性電氣設(shè)備(20)、再與接觸網(wǎng)O)、連接導體⑷和牽引網(wǎng)其它導體(3)連接構(gòu)成融冰回路。
3.如權(quán)利要求1所述電氣化鐵道牽引網(wǎng)交流融冰系統(tǒng)，其特征是所述降壓變壓器 (10)的低壓側(cè)先連接接觸網(wǎng)O)、連接導體⑷和牽引網(wǎng)其它導體(3)，再與電容性電氣設(shè)備00)連接構(gòu)成融冰回路。
4.如權(quán)利要求1所述電氣化鐵道牽引網(wǎng)交流融冰系統(tǒng)，其特征是所述降壓變壓器 (10)的低壓側(cè)先與接觸網(wǎng)( 連接、再經(jīng)電容性電氣設(shè)備(20)、連接導體(4)與牽引網(wǎng)其它導體(3)連接構(gòu)成融冰回路。
5.如權(quán)利要求1至4任意一項所述電氣化鐵道牽引網(wǎng)交流融冰系統(tǒng)，其特征是所述牽引網(wǎng)其它導體(3)是鋼軌、回流線、正饋線或是上下行接觸網(wǎng)中除了接觸網(wǎng)(2)外的另一接觸網(wǎng)。
6.如權(quán)利要求5所述電氣化鐵道牽引網(wǎng)交流融冰系統(tǒng)，其特征是所述連接導體(4) 連接線或復線電氣化鐵路分區(qū)所的上下行并聯(lián)開關(guān)。
全文摘要
電氣化鐵道牽引網(wǎng)交流融冰系統(tǒng)，帶有降壓變壓器和電容性電氣設(shè)備，通過調(diào)節(jié)降壓變壓器輸出電壓和電容性電氣設(shè)備的阻抗來調(diào)節(jié)流經(jīng)牽引網(wǎng)的電流，利用電流流經(jīng)導線產(chǎn)生的焦耳熱來融化覆冰，整套裝置電氣容量小，能量利用率高。它包括降壓變壓器(10)、電容性電氣設(shè)備(20)、斷路器、隔離開關(guān)，所述降壓變壓器(10)的高壓側(cè)經(jīng)過隔離開關(guān)、斷路器連接在牽引變電所27.5kV母線(1)上；降壓變壓器(10)的低壓側(cè)通過斷路器、隔離開關(guān)將電容性電氣設(shè)備(20)、接觸網(wǎng)(2)、連接導體(4)與牽引網(wǎng)其它導體(3)連接成融冰回路。
文檔編號H02G7/16GK102437542SQ20111042859
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者宋兵, 徐劍, 李劍, 林宗良, 楚振宇, 汪秋賓, 潘英, 袁勇, 陳剛, 陳紀綱 申請人:中鐵二院工程集團有限責任公司