一种供电电缆对轨道电路谐波空间感应干扰的抑制装置的制作方法

本申请涉及铁路技术领域，更具体地说，涉及一种供电电缆对轨道电路谐波空间感应干扰的抑制装置。

背景技术：

随着电力电子技术的进步，基于gto、igbt、igct等全控型器件的交-直-交技术在电力机车和动车组中得到广泛应用，功率因数接近1，电流质量也得到了提高，表现在3、5、7次等低频段的谐波电流显著降低。

但是，本申请的发明人在实践中发现，在低频段谐波电流降低的同时，在较高频段(如20次以上)的高次谐波有所增加。如图1所示，机车所发射的高次谐波在电力线缆内传播时，会对旁边的轨道电路信号传输造成干扰，即在信号电缆内产生感应电动势，从而造成信号设备无法正常工作。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种供电电缆对轨道电路谐波空间感应干扰的抑制装置，用于对高次谐波进行抑制，以避免影响信号设备的正常工作。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种供电电缆对轨道电路谐波空间感应干扰的抑制装置，应用于铁路系统的牵引供电系统的变电所、分区所或开闭所，所述抑制装置包括至少一个无源滤波电路，其中：

在at供电方式下，一个所述无源滤波电路并联在供电臂的接触线与钢轨的接线端之间，另一个所述无源滤波电路并联在所述供电臂的正馈线与钢轨之间；

在直接供电方式下，所述无源滤波电路并联在所述供电臂的接触线与所述钢轨之间。

可选的，所述无源滤波电路为三阶高通滤波电路。

可选的，所述三阶高通滤波电路包括第一电容、第三电容、电阻和电抗器，其中：

所述第一电容的一端与所述接触线连接、另一端分别与所述第三电容的一端、所述电抗器的一端连接；

所述第三电容的另一端与所述电阻的一端连接；

所述电阻的另一端分别与所述电抗器的另一端、所述钢轨连接。

可选的，所述三阶高通滤波电路还包括放电线圈，其中：

所述第一放电线圈与所述第一电容并联连接。

可选的，所述三阶高通滤波电路还包括断路器和避雷器，其中：

所述断路器设置在用于连接所述第一电容与所述接触线的连接线上；

所述避雷器的一端与所述断路器的下端连接、另一端接地。

一种供电系统，应用于铁路系统的牵引供电系统的变电所、分区所或开闭所，所述供电系统包括如上所述的抑制装置。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种供电电缆对轨道电路谐波空间感应干扰的抑制装置，该装置应用于铁路系统的牵引供电系统的变电所、分区所或开闭所，具体来说至少包括一个滤波电路，即在at供电方式下在供电臂的接触线与钢轨之间和正馈线与钢轨之间分别设置一个滤波电路，在直接供电方式下在供电臂的接触线与钢轨之间设置一个滤波电路，通过滤波电路可以将牵引供电系统内高次谐波予以滤除，这样就不会通过供电电缆对信号线缆造成空间感应性干扰，从而避免了对信号设备的正常工作产生影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为谐波对轨道电路感应性干扰示意图；

图2为本申请实施例的一种抑制装置的安装示意图；

图3为本申请实施例的另一种抑制装置的安装示意图；

图4为本申请实施例的又一种抑制装置的安装示意图；

图5为本申请实施例的一种滤波电路的电路图；

图6为本申请实施例的另一种滤波电路的电路图；

图7为本申请实施例的又一种滤波电路的电路图；

图8为本申请实施例的又一种滤波电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

图2为本申请实施例的一种高次谐波抑制装置的安装示意图。

如图2所示，本实施例提供的高次谐波抑制装置应用于铁路系统，具体来说设置在铁路系统的牵引供电系统的变电所、分区所或开闭所等处。具体来说，该高次谐波抑制装置包括至少一个无源滤波电路。对于本实施例来说，该无源滤波电路为一个或两个。

当铁路系统采用at供电方式时，需要选用两个无源滤波电路，具体如图3所示，其中一个无源滤波电路的一端与供电臂的接触线连接、另一端与钢轨上的接触点相连接；另一个无源滤波电路的一端与供电臂的正馈线连接、另一端与钢轨上的接触点连接。

at供电方式是电力牵引的一种供电方式，又称自耦变压器供电方式，是单相工频交流电气化铁路为提高供电质量和减少对通信的干扰而采用的一种设有自耦变压器的供电方式。

at供电方式的专用设备主要有与接触线平行架设的正馈线及每隔一定距离设置的低阻抗自耦变压器。正馈线为牵引负荷返回变电所的通路，其允许载流量应与接触线的允许载流量等价。自耦变压器的一、二次绕组匝数比采用2:1，一端接接触线，另一端接正馈线，中点接钢轨或扼流变压器的中性点。其中，接触线及正馈线的对地电压相等，接触线与正馈线之间的电压为其本身对地电压的2倍。

当铁路系统采用直接供电方式时，只需要一个无源滤波电路即可满足要求，具体如图4所示，此时该滤无源波电路的一端与供电臂的接触线连接、另一端与钢轨上的接触点连接。

直接供电方式是以钢轨作为主要牵引回流通路的一种牵引网供电方式。较常见的两种形式：一种是以钢轨作为回流导体，称简单直接供电方式(t-r方式)，另一种是在回流系统中增设一条回流线，并每隔3km～4km与钢轨并联连接，称带回流线直接供电方式(t-r-nf方式)。

在防止对平行接近通信线干扰影响方面，t-r-nf方式略优于t-r方式。干扰影响一般用牵引网屏蔽系数来评价。所谓屏蔽系数，即牵引回流由地中返回分量占全部牵引电流的比值。

直接供电方式下牵引网结构简单，造价便宜，施工和运营维护方便；另外，牵引网单位阻抗较小，牵引网电压损失和电力损耗较小；但通过轨一地间横向过渡电阻泄入地中的回流分量较大，使钢轨对地电位升高，有时需要采取钢轨电位抑制措施，以保证安全。

无论采用at供电方式还是采用直接供电方式，这里的钢轨上的接触点均选用设置在该钢轨上的扼流变压器的中性点。

通过并联在接触线或正馈线与钢轨之间的滤波电路，可以将接触线与钢轨之间和/或正馈线与钢轨之间的高次谐波予以滤除，所滤除的电流频率为550～850hz和1500～3000hz的高次谐波电流。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种高次谐波抑制装置，该装置应用于铁路系统的牵引供电系统的变电所、分区所或开闭所，具体来说至少包括一个滤波电路，即在at供电方式下在供电臂的接触线与钢轨之间和正馈线与钢轨之间分别设置一个滤波电路，在直接供电方式下在供电臂的接触线与钢轨之间设置一个滤波电路，通过滤波电路可以将牵引供电系统内的高次谐波予以滤除，这样就不会传输到供电线缆对轨道电路造成空间感应干扰，从而避免了对信号设备的正常工作产生影响。

本实施例中的无源滤波电路具体选用三阶高通滤波电路，该三阶高通滤波电路包括第一电容c1、第三电容c3、电阻r和电抗器l，如图5所示。

其中，第一电容的一端与供电臂上的接触线或正馈线连接，第一电容的另一端与分别与第三电容的一端、电抗器的一端连接，第三电容的另一端与电阻的一端连接，电阻的另一端则与电抗器的另一端连接，电阻的另一端还与接线端连接，即铁路系统的钢轨或者设置在钢轨上的扼流变压器的中性点连接。

三阶高通滤波器参数设计方法如下：

一般设c1+c2＝c3＝c，

由三阶高通滤波器的无功补偿容量q及滤波器的调谐谐波次数nh来确定电容值c,其中ω0为基波频率:

选取三阶高通滤波器总电抗为0的频率作为滤波器的调谐点，由下式计算电感值l:

由下式计算电阻值r，其中qh为滤波器品质因数:

qh＝nhω0rc

为抑制高次谐波对轨道电路及信号电缆空间感应性干扰，考虑高次谐波干扰抑制频带主要为信号工作频带(550～850hz、1500～3000hz)，设计三阶高通滤波器c取值范围为1.252～4.174uf，l取值范围为0.0201～0.0669h，r取值范围为6.24～20.79ω。

另外，该三阶高通滤波电路还包括放电线圈tv1，如图6所示。放电线圈与第一电容，用于对第一电容进行保护。

还有，该无源滤波电路还包括断路器qf和避雷器f，如图7和图8所示所示。该断路器设置在用于将第一电容的一端与接触线/正馈线连接起来的导线上，这样在出现过流或过压的情况下断开，起到对电容、电阻和电感保护的作用。

该避雷器的一端与断路器的下端、即断路器与第一电容的连接点相连接，避雷器的另一端接地，这样在接触线或正馈线在被雷击的情况下能够将大电流予以卸房，起到对其下的电容、电阻和电感进行保护的作用。

为便于描述本申请提供的供电电缆对轨道电路谐波空间感应干扰的抑制装置在铁路系统中的连接情况，对抑制装置的构成进行了简化处理，其中所示场景中仅示出了构成本申请实施例所提供的抑制装置的核心构成，对其他细节并未进行展示。

实施例二

本实施例提供了一种铁路系统的供电系统。

该供电系统设置有上一实施例所提供的供电电缆对轨道电路谐波空间感应干扰的抑制装置。该抑制装置应用于铁路系统的牵引供电系统的变电所、分区所或开闭所，具体来说至少包括一个滤波电路，即在at供电方式下在供电臂的接触线与钢轨之间和正馈线与钢轨之间分别设置一个滤波电路，在直接供电方式下在供电臂的接触线与钢轨之间设置一个滤波电路，通过滤波电路可以将接触线/正馈线与钢轨之间回路上的高次谐波予以滤除，这样就不会对信号线缆造成干扰，从而避免了对信号设备的正常工作产生影响。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。