專利名稱：電氣化鐵道接觸網(wǎng)工頻在線防冰融冰裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電氣化鐵道接觸網(wǎng)工頻在線防冰融冰裝置。
背景技術(shù)：
電氣化鐵路接觸網(wǎng)嚴(yán)重覆冰會導(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，會產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象，對導(dǎo)線和受電弓磨損加大，有時會造成接觸網(wǎng)的嚴(yán)重破壞，使列車失去運(yùn)行的動力。這些問題都可造成列車晚點，甚至營運(yùn)安全事故。目前在工程實踐中應(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發(fā)了接觸網(wǎng)除冰系統(tǒng)，并應(yīng)用于日本、法國、韓國、英國的鐵路、電車系統(tǒng)。這個系統(tǒng)與高壓輸電線除冰中的復(fù)合導(dǎo)線類似，我國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間等方而的關(guān)系，還缺少成功應(yīng)用的經(jīng)驗及相應(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。德國不來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，國內(nèi)在機(jī)場、高速公路有直接拋撤除雪劑的做法，但將除雪劑涂敷在接觸導(dǎo)線上，還沒有運(yùn)用案例。另外化學(xué)藥劑拋撒后造成對土壤、以及環(huán)境的污染也是需要考慮的一個問題。隨著我國鐵路規(guī)模的不斷擴(kuò)大，鐵路在國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)，擔(dān)負(fù)著越來越重要的作用，對接觸網(wǎng)除冰的需求也越來越突出。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是提供一種電氣化鐵道接觸網(wǎng)工頻在線防冰融冰裝置，該裝置能夠在線路不停運(yùn)、不影響供電的情況下，在線自動進(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。本實用新型解決其技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案為一種電氣化鐵道接觸網(wǎng)工頻在線防冰融冰裝置，其組成是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態(tài)無功補(bǔ)償裝置和未端動態(tài)無功補(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態(tài)無功補(bǔ)償裝置和未端動態(tài)無功補(bǔ)償裝置的控制器相連。本實用新型的工作原理是在正常情況下，動態(tài)無功補(bǔ)償裝置對接觸網(wǎng)進(jìn)行無功補(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的溫度檢測值低于0°c，接觸線可能結(jié)冰時，動態(tài)無功補(bǔ)償裝置進(jìn)入防冰融冰工作狀態(tài)一、若供電區(qū)間無機(jī)車運(yùn)行連接在接觸線末端的動態(tài)無功補(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態(tài)無功補(bǔ)償裝置輸出一電容性電流Z1，A的幅值等于/2。這樣，等幅值的容性電流A和感性電流/2 在接觸線、首端動態(tài)無功補(bǔ)償裝置，未端動態(tài)無功補(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結(jié)冰，保證接觸線的安全。二、若供電區(qū)間有機(jī)車運(yùn)行控制器控制供電臂區(qū)間首端的動態(tài)無功補(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Λ。由于感性電流Λ較大，在接觸網(wǎng)上會產(chǎn)生電壓降，使未端的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置電壓降低，故未端的動態(tài)無功補(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，有三個電流分別在三個回路中流動，分別是感性電流Z3，其閉合回路是，首端動態(tài)無功補(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態(tài)無功補(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的電流為感性電流Λ與牽引變電所流入機(jī)車的電流4之和，由于感性電流Λ足夠大(其上限為在保證動態(tài)無功補(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)車與未端動態(tài)無功補(bǔ)償裝置之間的接觸線上有容性電流流過，也能產(chǎn)生焦耳熱，進(jìn)行防冰、融冰。由于首先要保證對機(jī)車正常供電的需要，受動態(tài)無功補(bǔ)償裝置容量的限制，感性電流Λ、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)，這種時刻是短暫的，不會使接觸線結(jié)很厚的冰，造成接觸網(wǎng)的損壞。再通過其它時間的防冰融冰，也能將冰融掉。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是一、本實用新型能夠在線路不停運(yùn)、機(jī)車正常運(yùn)行時，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、本實用新型采用動態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置結(jié)合溫度傳感器進(jìn)行自動輸電除冰， 具有自檢，通信，環(huán)境溫度檢測，接觸線溫度檢測等功能，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。上述的首端動態(tài)無功補(bǔ)償裝置和未端動態(tài)無功補(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關(guān)，大功率電力電子開關(guān)再與直流儲能電容并聯(lián)。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步的描述。

[0020]圖1是本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型實施例的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例圖1示出，本實用新型的一種具體實施方式
為、一種電氣化鐵道接觸網(wǎng)工頻在線防冰融冰裝置，其組成是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態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVGh和未端動態(tài)無功補(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態(tài)無功補(bǔ)償裝置SV(iH和未端動態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVGe的控制器相連。圖2示出，本例的首端和末端分別連接動態(tài)無功補(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關(guān) S，大功率電力電子開關(guān)S再與直流儲能電容C并聯(lián)。圖1還示出，本例的工作過程和原理是在正常情況下，動態(tài)無功補(bǔ)償裝置SV(V SV(iE對接觸網(wǎng)進(jìn)行無功補(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的溫度檢測值低于0°C，接觸線T可能結(jié)冰時，動態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVGH、SVGe進(jìn)入防冰融冰工作狀態(tài)若供電區(qū)間無機(jī)車運(yùn)行連接在接觸線T末端的末端動態(tài)無功補(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首端的首端動態(tài)無功補(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、首端動態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVGh，未端動態(tài)無功補(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)間的首端動態(tài)無功補(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上會產(chǎn)生電壓降，使未端動態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVGh電壓降低，此時未端動態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVGh產(chǎn)生一反相的容性電流/4，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，有三個電流分別在三個回路中流動，分別是1、感性電流Z3， 其閉合回路是，首端動態(tài)無功補(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態(tài)無功補(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態(tài)無功補(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與未端動態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVGe之間的接觸線T上有容性電流/4流過，也能產(chǎn)生焦耳熱，進(jìn)行防冰、融冰。由于首先要保證對機(jī)車L正常供電的需要，受動態(tài)無功補(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)，這種時刻是短暫的，不會使接觸線T結(jié)很厚的冰，造成接觸網(wǎng)的損壞；再通過其它時間的防冰融冰，也能將冰融掉。
權(quán)利要求1.一種電氣化鐵道接觸網(wǎng)工頻在線防冰融冰裝置，其組成是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態(tài)無功補(bǔ)償裝置(SV(^h)和未端動態(tài)無功補(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態(tài)無功補(bǔ)償裝置(SVGh)和未端動態(tài)無功補(bǔ)償裝置 (SVGe)的控制器相連。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電氣化鐵道接觸網(wǎng)工頻在線防冰融冰裝置，其特征在于 所述的首端動態(tài)無功補(bǔ)償裝置(SVGh)和未端動態(tài)無功補(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關(guān)(S)，大功率電力電子開關(guān)(S)再與直流儲能電容(C)并聯(lián)。
專利摘要一種電氣化鐵道接觸網(wǎng)工頻在線防冰融冰裝置，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態(tài)無功補(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態(tài)無功補(bǔ)償裝置和未端動態(tài)無功補(bǔ)償裝置的控制器相連；B、溫度傳感器監(jiān)測接觸網(wǎng)的溫度，當(dāng)檢測出的溫度低于0℃時，控制器控制首端、未端動態(tài)無功補(bǔ)償裝置由無功補(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。該裝置能夠在線路不停運(yùn)、不影響供電的情況下，在線自動進(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H02G7/16GK202084892SQ201120176640
公開日2011年12月21日 申請日期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 申請人:西南交通大學(xué)