一种地面式无触点自动过分相装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种地面式无触点自动过分相装置，属于电气化铁道和电力电子技术领域，可用于电力机车通过电分相时的控制与保护，以消除过分相时产生的过电压及涌流，延长机车电气设备及接触网的使用寿命，尤其是在高速动车组情况下更显示出该装置对安全稳定运行的重要作用。
【专利说明】
一种地面式无触点自动过分相装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种地面式无触点自动过分相装置，属于电气化铁道和电力电子技术领域，可用于电力机车通过电分相时的控制与保护，以消除过分相时产生的过电压及涌流，延长机车电气设备及接触网的使用寿命，尤其是在高速动车组情况下更显示出该装置对安全稳定运行的重要作用。
【背景技术】
[0002]电力机车采用单相供电，为了使电力系统三相平衡，牵引供电系统采用了分段换相的方法，称为电分相或简称分相，每隔20?30公里，在变电所出口处或两变电所之间的分区所设电分相装置。当列车速度为200公里/h时，每6?10分钟要过一次电分相无电区，频度非常高。
[0003]电力机车行驶中要频繁地通过无电区，在采用常规地面式自动过分相装置时，在通过分相区时机车内主断路器不分闸，而由地面站内设备完成电源切换，每次都会使机车的主变压器产生操作过电压和发生涌流。操作过电压影响变压器寿命，且会发生电弧烧损接触网甚至承力索；而涌流达额定电流的数倍，很大的电动力伤害绕组、易引发保护跳闸，且涌流谐波含量很大，对电网造成严重干扰。
[0004]针对电力机车过电分相存在的问题，人们想了许多办法来解决。国外主要从电分段的硬件结构上来解决，如增加灭弧结构、列车进入中性段前减小电流、断开电流等等，效果并不明显；
在国内，有采用“智能断路器”来实现相位投切以消除过电压和涌流问题，但由于机械开关的预击穿、弹跳等固有缺陷，造成合闸相位误差大，也不能很好解决过电压和涌流问题。
[0005]随着我国电气化铁路运营速度的提高，电力机车在通过电分相时多次出现过电压、过电流，给机车和接触网带来严重的损害，严重影响到铁路的稳定运行，成为影响电气化铁路提速的关键问题之一。因此，研究安全、可靠、稳定的自动过电分相方案，是高速铁路发展的迫切要求。研究机车过电分相过电压产生的机理及其抑制的技术措施具有较高的理论意义和实际价值。
[0006]在国家科委“九五”国家科技攻关计划中，曾下达适用于高速电气化铁道的“自动过分相方案的研究”任务，说明国家对自动过分相技术是非常重视的。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题是提供一种利用开关变压器技术的地面式无触点自动过分相装置以解决上述问题。开关变压器技术实质上就是把变压器和电力电子器件相结合，构成了一个耐高压、大电流的电力电子开关模块。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的:
一种地面式无触点自动过分相装置，包括隔离开关G1、G2、G3，开关变压器TK1、TK2，晶闸管SCR1、SCR2，可编程控制器PLC、维持电阻R ;还包括保护断路器QF1、QF2、QF3、QF4，隔离开关G4、G5;所述隔离开关G1、G2、G3的下端分别接接触网A、中性线、接触网B;隔离开关Gl的上端接开关变压器TKl高压侧左端，开关变压器TKl高压侧右端接QF3左端，QFl并接于TKl高压侧两端，正反并联的晶闸管对SCRl接于关变压器TKl低压侧两端，QF3右端接隔离开关G2上端；隔离开关G3的上端接开关变压器TK2高压侧右端，开关变压器TK2高压侧左端接QF4右端，QF2并接于TK2高压侧两端，正反并联的晶闸管对SCR2接于关变压器TK2低压侧两端，QF4左端接隔离开关G2上端；维持电阻R接于中性线与铁轨之间。
[0009]所述地面式无触点自动过分相装置的控制系统采用可编程序控制器PLC或工控计算机COM fe制系统。
[0010]该系统还与柱上遥控隔离开关G4、G5，机车位置传感器CG1、CG2、CG3、CG4配合工作。
[0011]所述地面式无触点自动过分相装置的控制系统通过对开关变压器TK1、TK2的控制，实现对合闸电压的相位控制或逐渐开通控制，又因晶闸管SCR本身具有电流过零关断特性，从而消除过电压和涌流，使机车过分相时安全稳定运行。
【附图说明】
[0012]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的描述:
图1是一种地面式无触点自动过电分相装置的主电路图。
[0013]图2是采用了由电力电子器件IGCT替换晶闸管SCR、计算机控制系统COM替换可编程控制器PLC构成的一种地面式无触点自动过电分相装置。
【具体实施方式】
[0014]采用开关变压器TK技术的一种新的地面式无触点自动过电分相装置主电路图如图1所示:一种地面式无触点自动过分相装置，包括隔离开关Gl、G2、G3，开关变压器TK1、TK2，晶闸管SCR1、SCR2，可编程控制器PLC、维持电阻R ;还包括保护断路器QF1、QF2、QF3、QF4，隔离开关G4、G5 ;所述隔离开关G1、G2、G3的下端分别接接触网A、中性线、接触网B ;隔离开关Gl的上端接开关变压器TKl高压侧左端，开关变压器TKl高压侧右端接QF3左端，QFl并接于TKl高压侧两端，正反并联的晶闸管对SCRl接于关变压器TKl低压侧两端，QF3右端接隔离开关G2上端；隔离开关G3的上端接开关变压器TK2高压侧右端，开关变压器TK2高压侧左端接QF4右端，QF2并接于TK2高压侧两端，正反并联的晶闸管对SCR2接于关变压器TK2低压侧两端，QF4左端接隔离开关G2上端；维持电阻R接于中性线与铁轨之间。
[0015]所述地面式无触点自动过分相装置的控制系统采用可编程序控制器PLC控制系统。如果地面站总控系统有余地，则该部份的控制也可由地面站总控系统来执行。
[0016]该系统还与柱上遥控隔离开关G4、G5，机车位置传感器CG1、CG2、CG3、CG4配合工作。
[0017]当机车接近电分相区时控制系统收到CGl地面信号，控制系统首先使TKl在电压适当时刻导通，中性线得到A相电；由于中性线上接有电阻R，因此中性线上一直不存在感应电压，接通A相电时也无瞬态过电压。
[0018]当受电弓跨接接触网A和中性线时，因二者等电位故不会有弧光产生。
[0019]当受电弓脱离接触网A完全进入中性区时，控制系统首先使TKl在电压适当时刻断电；当检测到TKl中无大电流后，在接触网B相电压的适当时刻使TK2导通；这样就使机车主变压器在断电时无过电压、上电时无涌流。
[0020]当机车进入接触网B时，CG4给主控系统信号，控制系统立即发信号断开TK2，控制系统进入等待下一列机车到来的状态。
[0021]由上述可见，从TKl关断到TK2导通，中性线断电约20ms至30ms，机车控制系统不会感知有断电发生，因此该装置能适于任何车型。
[0022]对于单方向行车的分相区，如果以机车通过时的电流作为电压切換信号，则机车位置传感器CG1、CG2、CG3、CG4可以取消，而成为无地面传感器式无触点自动过分相装置。
[0023]现场应用时，尚需要结合具体情况在主电路中加入各种保护电路。
[0024]图2为合分闸控制采用工控计算机COM控制系统，其控制方法与上述相同；电力电子器件采用全控器件IGCT实施PffM控制。
[0025]上述描述的只是该发明的二种【具体实施方式】，举例说明不对发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后对前述的【具体实施方式】所做的修改或变形，都不背离发明的实质和范围。
【主权项】
1.一种地面式无触点自动过分相装置，包括隔离开关(Gl)、(G2)、(G3)，开关变压器(TKl)、(TK2)，晶闸管(SCR1)、(SCR2)，可编程控制器(PLC)、维持电阻(R);还包括保护断路器(QF1)、(QF2)、(QF3)、(QF4)，隔离开关(G4)、(G5);所述隔离开关(Gl)、(G2)、(G3)的下端分别接接触网(A)、中性线、接触网(B);隔离开关(G) I的上端接开关变压器(TKl)高压侧左端，开关变压器(TKl)高压侧右端接(QF3)左端，(QFl)并接于(TKl)高压侧两端，正反并联的晶闸管对(SCRl)接于关变压器(TKl)低压侧两端，(QF3)右端接隔离开关(G2)上端；隔离开关(G3)的上端接开关变压器(TK2)高压侧右端，开关变压器(TK2)高压侧左端接(QF4)右端，(QF2)并接于(TK2)高压侧两端，正反并联的晶闸管对(SCR2)接于关变压器(TK2)低压侧两端，(QF4)左端接隔离开关(G2)上端；维持电阻(R)接于中性线与铁轨之间。2.根据权利要求1所述的一种新的地面式无触点自动过分相装置，其特征在于，其控制系统采用可编程序控制器(PLC)或工控计算机(COM)控制系统。3.根据权利要求1所述的一种新的地面式无触点自动过分相装置，其特征在于其半控性电力电子器件晶闸管(SCR)也可以由全控性电力电子器件绝缘栅极晶闸管(IGCT)来替换。
【文档编号】B60M3/04GK105835727SQ201510019868
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年1月15日
【发明人】潘家忠, 李天昊, 王桂华
【申请人】哈尔滨帕特尔科技股份有限公司