电气化铁路牵引变提高供电可靠性和抑制谐振装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电气化铁路牵引变提高供电可靠性和抑制谐振装置。
【背景技术】
[0002]电气化铁路是最早使用电力驱动的铁路运输线，多采用Y/d—11接线的I 1kV/27.5kV变压器供电，供电臂选用27.5kV三相电压中的其中两相，另外一相作为公共端与接地网和铁轨连接。列车上的驱动动力为SS系列韶山电力机车，采用整流器供电的直流马达动力，而且直流马达前均配置串联电抗器。从理论上分析该电力机车除产生3、5、7、9、等低次谐波电流外，本身不易产生较高频率的电磁谐振。但实际情况是电网中的高压直流输电设备和高铁动车产生的高频直流电脉冲电流渗透到电网的各个角落，而电气设备的绝缘材料是相同的，能穿透高铁动车驱动系统电气设备的谐振电流同样穿透电气化铁路动力电气系统并引起相同频率的谐振。且直流电脉冲都会产生残余直流电压，在雷击过程中若残余直流电压与雷电压符号相反造成电压迭加将会打坏设备。以福建地区为例，目前的交直流耦合谐振主要由高铁动车产生，高频直流电脉冲渗透到400V低压配电网中会有较大幅值，对于I 1kV供电的电气化铁路的影响还不大。但是，高压直流输电的换流站是交流500kV，高频直流电脉冲电流渗透到电气化铁路27.5kV供电臂上，产生的高频直流电脉冲电压幅值高于正常交流电压幅值。厦门柔性直流工程即将正式投运之后并逐渐带负荷将是个转折点，IlOkV以上电网的高频直流电脉冲电压幅值将会上一个台阶。
[0003]目前，我国电网存在着严重的交直流耦合高频率电磁谐振问题，在福州市内普通220V交流民用电源上接入一个额定值450VAC、60yF的电容器，在不同时间断开电源后测试其残留的不同直流电压在+300V?-350V范围内变化。证明在发生交直流耦合谐振时高频率直流电脉冲可以进入交流电网，而且直流电脉冲的幅值和符号是变化的，最大幅值可以高于交流电压峰值。这种谐振的重要原因是电网中和电力用户的大量整流设备在直流侧均有与接地网相通的接地点，与交流侧接地点相通后构成交-直电气回路，而且极易启动交直流耦合电磁谐振。高速铁路和动车牵引变一般由电网的220kV线路供电，避雷线会将电网侧接地点和牵引变的接地点相连，电网的振荡波可以经过线路传送至高速铁路动车组;行驶中的动车组产生的交直流耦合谐振波也可以顺利传送至电网。由于CRH系列动车组的整流器和逆变器均采用高速度调节功能的IGBT元件，可以产生高频率直流电压脉冲分量。令人吃惊的是高压直流输电换流站产生的高频直流电脉冲经变压器绝缘材料渗透到低压侧，比高铁动车所产生的的高频直流电脉冲更严重。产生更严重的高频直流电脉冲的高压直流输电设备在福建地区刚投入试运行，而上海、浙江一带高压直流输电线路已经大量投运，浙江电网的高频直流电脉冲谐振比福建电网严重得多。CRH系列动车组电路中装设了不少并联电容器，还有氧化锌避雷器正常运行时有较大的电容性(氧化锌的介电常数较高)；会同步吸收直流电脉冲的电量造成累计直流电压，而且幅值有可能大于实际运行额定电压。还有，如果直流电脉冲主要由交流负半周导通的整流器开关管偏差造成，则会出现交流侧的高频直流电脉冲的幅值为负值，但直流侧的直流电脉冲的幅值为正值。这时若雷电波以直流正电压击中带负电压的高频直流电脉冲的接触网，避雷器、变压器、整流管、电容器、相关控制电路和辅助监测发信电路均会遭受严重的冲击。温州动车事故中雷击击坏了动车电力驱动系统也是存在相同的原因的。
[0004]2011年7月23日温州动车事故中雷击过程轨道信号发射器故障，温州南站列车控制系统元件损坏。原因是高速铁路与高压电网的交直流耦合电磁谐振会传入低压电网，雷电波的冲击直流电压与直流电脉冲电压符号方向相反时会打坏设备或元器件。犹如前述交流220V民用电源中存在直流电压幅值在+300V?-350V范围内变化的高频电脉冲，不仅会造成家用电器寿命缩短；而且配电网受雷击时极易造成带电设备烧毁。交直流耦合谐振会产生许多不同频率的直流电脉冲，能穿透变压器和其它电力设备的主要是能穿透绝缘材料的频率的直流电脉冲；电磁波激化了绝缘材料并穿透正常条件下不导电的物质。所以，抑制电网中的交直流耦合电磁谐振已经是当务之急。电气化铁路的SS系列韶山型电力机车采用降压整流后直流电机驱动，而且在直流电机之前装设串联电抗器，理论上除了3、5、7、9次等谐波电流之外不易产生其它高频率直流电脉冲电流。实际上，由于电气设备所使用的材料基本相同，尤其是绝缘材料都是油浸绝缘纸、环氧树脂等材料，在高压直流输电工程和高铁动车中能穿透绝缘材料的高频率直流电脉冲电流同样会注入电气化铁路的SS系列韶山型电力机车并启动高频率谐振。福建省内的高压直流输电工程投运后这种状况将会有所加剧。由于高频直流电脉冲电压的幅值是由正到负实时变化的，最严重的是当电力机车遭受雷击时直流电脉冲电压电压与雷电直流电压反相将会打坏电气设备。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种电气化铁路牵引变提高供电可靠性和抑制谐振装置，以克服现有技术中存在的缺陷;本实用新型结构简单，易于实现。
[0006]为实现上述目的，本实用新型的技术方案是:一种电气化铁路牵引变提高供电可靠性和抑制谐振装置，提供沿线各处布设的电铁牵引变压器以及供电臂27.5kV母线，包括:对应设置于沿线各处电铁牵引变压器低压侧至供电臂27.5kV母线供电线路上的第一电抗器、对应设置于沿线各处供电臂27.5kV母线至电铁牵引变压器低压侧供电线路上的第二电抗器、对应与牵引变电所27.5kV母线单调谐滤波器处限流空芯电抗器并联的电阻器以及经隔离电容器接入牵引变电所单相所用变压器低压侧交流230V单相母线处的并联铅酸蓄电池组。
[0007]在本实用新型一实施例中，所述第二电抗器的电感值为所述第一电抗器电感值的两倍。
[0008]在本实用新型一实施例中，所述牵引变电所27.5kV母线中的A段母线或B段母线的3次、5次以及7次单调谐滤波器中每一台限流空芯电抗器均对应并联一电阻器。
[0009]在本实用新型一实施例中，所述并联铅酸蓄电池组蓄的正极通过正极隔离电容器接入火线;所述并联铅酸蓄电池组蓄的负极通过负极隔离电容器接入零线。
[0010]在本实用新型一实施例中，所述正极隔离电容器依次经第一熔丝以及第一交流两极空气开关接入火线;所述负极隔离电容器依次经第二熔丝以及第二交流两极空气开关接入零线。
[0011]在本实用新型一实施例中，所述正极隔离电容器采用铝电解电容器或带铝箔的电力电容器;所述负极隔离电容器采用含氧化铝的陶瓷电容器或高频电容器。
[0012]相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果:本实用新型所提出的一种电气化铁路牵引变提高供电可靠性和抑制谐振装置，以较小的资金投入改造电铁牵引变，抑制电网中直流输电设备和高铁动车组机车注入电气化铁路机车供电主回路的高频直流电脉冲谐振电流，同时可以一定程度提高电铁机车运行的稳定性、可靠性和安全性。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型中电铁牵引变低压侧至27.5kV母线之间装设串联电抗器电气接线图。
[0014]图2是本实用新型中单调谐滤波器的限流空芯电抗器增设并联电阻器电气接线图。
[0015]图3是本实用新型中在所用电交流230V单相母线上装设并联铅酸蓄电池组的电气接线图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行具体说明。
[0017]为整体减轻电力系统的负序分量，牵引变电所几乎无一例外地进行换相联接，SP轮换接入电力系统的不同相。相邻的三个变电所形成一个轮换循环，理论上只形成三个变电所之间的局部环形负序电流;实际上负序电流随牵引负荷的变化而实时变化，但负序电流数值因换相连接而大幅度降低。在降低负序电流的同时，由于相邻牵引变的接线相差120°，却产生了谐波的相间环流和对地环流。不仅对电力机车组和铁路沿线产生电磁辐射，而且较低频率的电磁场积累了能量为启动高频直流电脉冲谐振创造了条件。所以，对于电力机车的供电线路采用串联电抗器阻波是很有必要的。
[0018]本实用新型提供一种电气化铁路牵引变提高供电可靠性和抑制谐振装置，在牵引变低压侧至供电臂27.5kV母线供电的两相回路上装设的不同电感值的串联电抗器。由于采用换相供电，相邻牵引变在交流UOkV侧形成环路谐振是不可避免的。若牵引变内故障或交流接触网线路故障所造成的不平衡会引起交直流耦合环路电流冲击。串联电抗器不仅可以抑制环流，而且可以抑制电力机车产生的谐波电流和谐振电流注入电网。在本实施例中，为了避免系统阻抗参数的同一性造成某些频率电流放大现象，应