专利名称：电气化铁路关节式分相过电压抑制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种过电压抑制装置，具体地说，是涉及一种电气化铁路关节式 分相过电压抑制装置。
背景技术：
当电力机车通过关节式电分相时，明显地会依据一定的统计规律出现操作过电压 和暂时过电压，这些过电压对铁路安全运输以及高压设备都造成了巨大危害，因此，必须进 行有效的治理，以提高重载电力机车的运输效率，增强牵引供电装置的可靠性和安全性。目前，关节式电分相通常采用车载断电过电分相形式。由于关节式电分相特有的 物理结构，这种过电分相的形式常常导致和谐号系列机车的自我保护，同时还对电力机车 绝缘设备造成冲击，直接威胁到了机车的安全运行，使得关节式电分相的应用价值和实用 性大大降低。已有的过电压防护方案主要包括RC吸收装置和RLC方案，它们的基本概况如下1、RC吸收装置结构简单，安装方便，但是在使用中也存在一些不利因素。首先， 由于RC吸收装置需要并联在接触网上，这将会在装置上时刻流过一个稳态电流。再考虑到 谐波电流，当RC吸收装置的容量较大时，将会有较多的能量直接在装置上消耗掉，不有得 到充分的利用；而RC吸收装置的容量若较小时，对过电压的防护效果又将降低。而且，由于 RC吸收装置一直处于工作状态，不利于延长设备的使用寿命，对装置中的电容和电阻的性 能和质量也要求较高。此外，兰州局研发的RC防护装置采用的是油侵式电容器，由于该电压保护设备 是安装在铁路沿线的支柱上的，每当机车通过时，对设备都会造成一定程度的振动，从而引 起电容器漏油，降低整个设备的可靠性。2、RLC方案大包线上的电分相属于关节式电分相，与日本铁路使用的地面自动 过分相装置不同，因此机车通过电分相产生过电压的机理也不同，所以RLC方案并不适用 于关节式电分相。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种电气化铁路关节式分相过电压抑制装置，解决现 有技术中存在的问题，不仅从根源上消除谐振过电压，有效防护电分相处的操作过电压，提 高关节式电分相的应用价值，而且延长各个元器件的使用寿命。为了实现上述目的，本实用新型根据应用环境的不同，设计了两种技术方案，表述 如下方案一电气化铁路关节式分相过电压抑制装置，其特征在于，包括相互串联的自控式非 线性电阻和阻容单元。进一步地，所述阻容单元由相互串联的自愈式干式薄膜电容和线性电阻构成。
3[0013]为保护阻容单元，防止出现过大的冲击电流损坏电容，所述自控式非线性电阻的 输出端还连接有自动保护装置一，自动保护装置一的另一端接地。而为了防止装置中出现大电流，致使自控式非线性电阻和阻容单元损坏，所述自 控式非线性电阻的输入端还连接有自动保护装置二。该自动保护装置二在遇到大电流时， 能瞬间爆掉，使电路断开，从而起到保护装置设备的目的。为了保护装置，防止雷击，在装置中还设置有与自动保护装置二、自控式非线性 电阻、自动保护装置一所构成支路相并联的避雷装置。避雷装置一般为避雷器或避雷针。所述阻容单元还串联有计数装置。方案二电气化铁路关节式分相过电压抑制装置，其特征在于，包括自控式非线性电阻和 阻容单元，所述自控式非线性电阻的输入端与阻容单元的输入端连接，而其输出端接地。进一步地，所述阻容单元包括相互串联的电阻和陶瓷电容。为保护装置的主要元器件，所述自控式非线性电阻和阻容单元所构成的支路还串 联有自动保护装置。 所述自控式非线性电阻还串联有计数装置。在上述两个方案中，方案一主要应用于电分相处，确切地说，是在受电弓进入等高 点的供电臂上和离开等高点的供电臂上分别安装一套上述方案一。其中，阻容单元由自愈 式干式薄膜电容和线性电阻串联组成的支路，用来抑制操作过电压。进一步地说，自愈式干 式薄膜电容和线性电阻用来改变电路的工作状态，将暂态过程中的振荡改为非振荡来抑制 过电压，其中，自愈式干式薄膜电容是为了拉缓操作过电压峰值，线性电阻则起阻尼振动的 作用。与阻容单元相并联的自动保护装置一，主要用于为阻容单元提供保护作用。当有过 大的冲击电流流过阻容单元所在支路时，在线性电阻上会产生巨大的压降，并作用在自动 保护装置一的两端，当该压降超过一定值时，将导致自动保护装置一被击穿，使阻容单元短 路，从而对阻容单元形成保护，防止其损坏。该自动保护装置一为一个空气间隙。自控式非线性电阻主要用于在正常工作情况下实现本实用新型与接触网的隔 离，在过电压情况下实现本实用新型与接触网的连接。而自动保护装置二则主要用于防止 有大电流通过时，甩掉主设备；避雷器用于防止雷击电流对主设备造成损坏。上述方案二则是直接挂接于中性段上。由于电阻和电容直接连接于中性线上，所 以阻容单元仍然采用了串联的电阻与电容构成，其中电容为大容量的陶瓷电容，该电阻、电 容既能减少高频信号导致的介质损耗，又可以提高整个阻容单元的使用寿命和可靠性。该 阻容单元主要用于吸收扰动振荡，抑制操作过电压，吸收谐振过电压。此外，与阻容单元并 联的自控式非线性电阻的功能在于将操作过电压限制在一定的幅值范围之内，减缓操作过 电压对阻容单元的冲击。由于两个方案的具体应用环境不同，而过电压一般都发生在等高点处，此时受电 弓将供电臂与中性线连接，因此，为了提高使用效果，上述两个方案也可以同时使用。同时 使用时，两个方案处于并联状态。与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果1.有效降低操作过电压的振荡频率，抑制电压瞬时峰值，消除由于高陡度过电压 对铁路相关电气设备的危害。[0028]2.利用非线性电阻元件材质纳秒级的响应速度，自动即时接入接触网，起到保护 作用，实现快速导通、快速关断的自控功能。3.使机车可以零电压接入中性段，同时破坏了铁磁谐振的条件，从根源上消除了 谐振过电压，消除机车的误报警率，提高关节式电分相的应用价值。4.在正常运行过程中仅有微安级电流通过，装置不会出现电阻长期发热的情况， 节约了电能。5.因主电容器正常工作时不投入运行，电压极低，仅在过电压发生的毫秒级时段 内发挥作用，大大延长了阻容单元的使用寿命。本实用新型主要用于电气化铁路中电力机车的过电压抑制，具有很高的实用价值。
图1为本实用新型中方案一的装置框图。图2为本实用新型中方案二的装置框图。图3为本实用新型-实施例的装置接线示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。如图1所示的方案一，应用于电分相处的电气化铁路关节式分相过电压抑制装 置，主要包括相互串联的自控式非线性电阻和阻容单元。其中，自控式非线性电阻的输入端 还连接有自动保护装置二，输出端还连接有自动保护装置一，自动保护装置一的另一端接 地，而阻容单元所在的支路上还设置有计数装置。另外，在装置中单独设置一条安装有避雷 器的支路，该条支路与自动保护装置二、自控式非线性电阻、自动保护装置一所构成支路成 并联关系，以起到保护装置主要元器件的作用。电流从供电臂进入装置后，电流分成两部分，一部分从避雷器所在支路通入地面， 另一部分经过自动保护装置二、自控式非线性电阻、阻容单元、计数装置后输出，重新回到 供电臂。自动保护装置一为一个空气间隙，起保护阻容单元的作用。上述阻容单元由相互串联的自愈式干式薄膜电容和线性电阻构成。如图2所示的方案二，应用于中性段的电气化铁路关节式分相过电压抑制装置， 包括自控式非线性电阻和阻容单元，所述自控式非线性电阻的输入端与阻容单元的输入 端连接后串联一个自动保护装置，而其输出端串联计数装置后接地。上述阻容单元由相互串联的电阻和陶瓷电容组成。实施例以本实用新型所述的方案一和方案二同时使用为例，其接线示意图如图3所示。 将如图1和图2所示的两套方案分别安装于铁路关节式电分相中，其中，方案一安装两套， 分别安装于进入等高点的供电臂上和离开等高点的供电臂上，方案二安装于中性线处。机 车通过受电弓与A相接触线连接，其通过电分相的过程即为从A相接触线所对应的位置向 B相接触线对应的位置移动，其移动过程如下当机车行驶近断合标志“断”时，切断牵引负荷，断开各辅助开关，在距无电区约
5120m的“断”标记前断开主断路器。机车受电弓的受流滑板进入分相断口一时，接触线与 中性线重合，中性段以零压状态接入A相接触线，使挂接于A相接触线一端的方案一和中性 线处的方案二这两套关节式分相过电压抑制装置并联连接。当出现过电压时，方案一所述 电路自控快速导通，接入接触网；同时方案二中的阻容单元增大对地电容，减缓过电压的冲 击，并加快阻尼衰减的过程，两个方案的过电压吸收能力大大超过等值电容、电感的释放能 量，过电压得到有效抑制。当机车离开分相断口一行驶于中性段时，中性段电压为零。当机车进入分相断口二时，中性段以零压状态接入B相接触线，同时使中性线处 的方案二与挂接于B相接触线一端的方案一并联连接。当出现过电压时，方案一中的电路 自控快速导通，接入接触网；同时方案二中的阻容单元增大对地电容，减缓过电压的冲击， 并加快阻尼衰减的过程，两个方案的过电压吸收能力大大超过等值电容、电感的释放能量， 过电压得到有效抑制。本实施例为本实用新型的最优实施例，使用效果最好。但是，本实用新型的实施方 式并不仅限于此，方案一和方案二也可以单独使用，原理和各元器件功能已在说明书中详 细说明，在此不在赘述。
权利要求电气化铁路关节式分相过电压抑制装置，其特征在于，包括相互串联的自控式非线性电阻和阻容单元。
2.根据权利要求1所述的电气化铁路关节式分相过电压抑制装置，其特征在于，所述 阻容单元由相互串联的自愈式干式薄膜电容和线性电阻构成。
3.根据权利要求2所述的电气化铁路关节式分相过电压抑制装置，其特征在于，所述 自控式非线性电阻的输出端还连接有自动保护装置一，自动保护装置一的另一端接地。
4.根据权利要求3所述的电气化铁路关节式分相过电压抑制装置，其特征在于，所述 自控式非线性电阻的输入端还连接有自动保护装置二。
5.根据权利要求4所述的电气化铁路关节式分相过电压抑制装置，其特征在于，还设 置有与自动保护装置二、自控式非线性电阻、自动保护装置一所构成支路相并联的避雷装 置。
6.根据权利要求1或5所述的电气化铁路关节式分相过电压抑制装置，其特征在于，所 述阻容单元还串联有计数装置。
7.电气化铁路关节式分相过电压抑制装置，其特征在于，包括自控式非线性电阻和阻 容单元，所述自控式非线性电阻的输入端与阻容单元的输入端连接，而其输出端接地。
8.根据权利要求7所述的电气化铁路关节式分相过电压抑制装置，其特征在于，所述 阻容单元包括相互串联的电阻和陶瓷电容。
9.根据权利要求8所述的电气化铁路关节式分相过电压抑制装置，其特征在于，所述 自控式非线性电阻和阻容单元所构成的支路还串联有自动保护装置。
10.根据权利要求9所述的电气化铁路关节式分相过电压抑制装置，其特征在于，所 述自控式非线性电阻还串联有计数装置。
专利摘要本实用新型公开了一种电气化铁路关节式分相过电压抑制装置，属于电压抑制技术领域，主要解决了现有技术的电压抑制效果差的问题。该装置包括两个方案，方案一以相互串联的自控式非线性电阻和阻容单元构成装置的主要设备；方案二也包括自控式非线性电阻和阻容单元，所述自控式非线性电阻的输入端与阻容单元的输入端连接，而其输出端接地。两个方案可单独使用，也可同时使用。本实用新型不仅从根源上消除了谐振过电压，有效防护了电分相处的操作过电压，提高了关节式电分相的应用价值，而且延长了各个元器件的使用寿命，具有很高的实用价值。
文档编号H02H9/02GK201766360SQ20102053565
公开日2011年3月16日 申请日期2010年9月20日 优先权日2010年9月20日
发明者陈唐龙 申请人:成都国铁精工科技有限责任公司