专利名称：关节式电分相过电压治理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种牵引供电领域，特别是涉及一种关节式电分相过电压治理装置。
背景技术：
随着我国铁路的快速发展，提高重载机车运输能力的问题首当其冲。目前，在我国运营的重载电力机车车型主要包括日本的8K、株洲的SS4、西门子的HXD1、阿尔斯通的HXD2 等等。根据我国电气化铁路的牵引供电系统的状况，各种车型的电力机车适应能力必须得到进一步提高。因此，如何增强牵引供电的稳定性与安全性，保障不同电力机车可靠运行就成为影响铁路有效运输的关键问题之一。近年来，以空气断口为核心的锚段关节式电分相在接触网供电系统中得到了广泛推广，替代了传统的绝缘器件式电分相。锚段关节式电分相可以避免机车过分相时，由于绝缘器件的使用导致受电弓滑板受硬点冲击带来的弊端。锚段关节式电分相也存在着不足。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，必须进行有效的治理，从而提高重载电力机车的运输效率，增强牵引供电系统的可靠性和安全性。目前国内外已有一些解决过关节式电分相过电压的解决方案，主要是RC吸收装置与氧化锌避雷器结合使用和RLC装置两种。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，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有较多的能量在装置上消耗掉了，没有得到充分的利用。而RC吸收装置的容量若选取的较小时，对过电压的防护效果要降低。其次，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要求较高。RLC组成的二阶高通滤波器的带宽特性，在滤波器工作于谐振点以后的所有频率都能以低阻抗特性滤波。但在设计二阶高通滤波器时为减小体积，电感线圈中必须加入磁性材料，磁性材料使用铁淦氧，但是该材料适合在高频几十KHz以上范围工作，通过对机车过关节式分相过电压实测数据进行分析，其过电压内含的谐波基本在5 20KHz内。其次在脉冲波瞬时泄放电流很大的情况下材料容易饱和，电感量下降很多。若使用铁粉性材料，虽然可以避免饱和现象，但电感对于微秒级的过电压脉冲在储能时间段内出现涌流，电感未发挥作用，涌流冲击电容造成损害。通过对关节式电分相过电压机理以及现场实际情况的分析，认为采用自控式阻容吸收过电压治理装置较为合理。
发明内容本实用新型的目的是提供一种治理电力机车通过锚段关节式电分相产生的过电压的装置，该装置能有效的治理电力机车过锚段关节式电分相过程中产生的操作过电压和暂时过电压，从而提高重载电力机车的运输效率和可靠性，增强牵引供电系统的可靠性和安全性。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是这样的一种关节式电分相过电压治理装置，包括连接在干路上的热爆脱离保护装置，与热爆脱离保护装置串联连接的两条并联的支路，其中一条支路连接阻容单元，阻容单元包括电阻和电容，阻容单元内部的电容采用先串联后并联的形式构成整体，然后再与电阻串联；另外一条支路连接非线性氧化锌阀片单元。作为优选阻容单元内部的电阻采用铜银合金无感电阻丝。作为优选阻容单元内部的电容采用薄膜干式电容。作为优选阻容单元内部的电容采用陶瓷干式电容。与现有技术相比，本实用新型的优点在于依据过电压产生的机理，充分利用电容的吸收特性和频率特性，治理操作过电压的高幅值和高陡度，同时从根源上消除暂时过电压，达到限幅降频、保护高压设备的目的，有效地保证电气设备及电气化铁路供电系统正常运行的安全性及可靠性。1)有效降低操作过电压的振荡频率，治理电压瞬时峰值，消除由于高陡度过电压对铁路相关电气设备的危害。2)电阻采用铜银合金无感电阻丝，利用电阻纳秒级的响应速度，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线，同时破坏了铁磁谐振的条件，从根源上消除了谐振过电压，消除和谐号机车的误报警率，提高关节式电分相的应用价值。4)在正常运行中通过微安级电流，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ms级时段内发挥作用，大大提高了阻容单元的工作寿命。
图1为本实用新型的电路模块图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。参见图1，一种关节式电分相过电压治理装置，包括连接在干路上的热爆脱离保护装置，与热爆脱离保护装置串联连接的两条并联的支路，其中一条支路连接阻容单元，阻容单元包括电阻和电容，阻容单元内部的电容采用先串联后并联的形式构成整体，然后再与电阻串联；另外一条支路连接非线性氧化锌阀片单元。阻容单元内部的电阻采用铜银合金无感电阻丝，阻容单元内部的电容采用薄膜干式电容或陶瓷干式电容。热爆脱离保护装置，有大电流通过时，自动脱离切点主设备与接触网的连接。本实施例中，电容采用环氧真空灌封工艺，环氧是一种绝缘、耐高温、耐腐蚀的材料，通过抽真空装置以及温控装置将环氧内部空气抽出然后在特定温度下灌封阻容单元， 然后再冷却凝固；电阻采用铜银合金无感电阻丝，利用石英在特定温度下浇灌，然后冷却凝固封装。考虑到过电压限制的要求，电阻采用直流1mA，电压选为55kV，这是为了保证在正常的情况下电阻并不动作，同时考虑暂态过渡过程在电阻上形成较大的电流，选择2ms方波通融量为600A以上的电阻，增加电阻的可靠性。此外，对于电容的选取考虑了薄膜干式电容以及I类陶瓷干式电容，由于前者串联电阻使用，所以平时电压主要施加在电阻上面，对薄膜干式电容不产生介质损耗，并且这种薄膜干式电容采用了聚丙烯的材料具有自愈的性能，薄膜干式电容的耐压等级为80kV/ min，1. 2/50usl60kV冲击电压正负极连续各15次，容值取0. 1微法，而I类陶瓷干式电容在 25度，1000赫兹介质损耗为0. 05%,并且耐压等级为100kV/min，1. 2/50us 240kV冲击电压正负极连续各15次，容值取0. 1微法。上述材料在过渡过程的高频信号下，具有较好的可靠性。
权利要求1.一种关节式电分相过电压治理装置，其特征在于包括连接在干路上的热爆脱离保护装置，与热爆脱离保护装置串联连接的两条并联的支路，其中一条支路连接阻容单元，阻容单元包括电阻和电容，阻容单元内部的电容采用先串联后并联的形式构成整体，然后再与电阻串联；另外一条支路连接非线性氧化锌阀片单元。
2.根据权利要求1所述的关节式电分相过电压治理装置，其特征在于阻容单元内部的电阻采用铜银合金无感电阻丝。
3.根据权利要求2所述的关节式电分相过电压治理装置，其特征在于阻容单元内部的电容采用薄膜干式电容。
4.根据权利要求2所述的关节式电分相过电压治理装置，其特征在于阻容单元内部的电容采用陶瓷干式电容。
专利摘要本实用新型公开了一种关节式电分相过电压治理装置，涉及一种牵引供电领域，包括连接在干路上的热爆脱离保护装置，与热爆脱离保护装置串联连接的两条并联的支路，其中一条支路连接阻容单元，阻容单元包括电阻和电容，阻容单元内部的电容采用先串联后并联的形式构成整体，然后再与电阻串联；另外一条支路连接非线性氧化锌阀片单元。本实用新型依据过电压产生的机理，充分利用电容的吸收特性和频率特性，治理操作过电压的高幅值和高陡度，同时从根源上消除暂时过电压，达到限幅降频、保护高压设备的目的，有效地保证电气设备及电气化铁路供电系统正常运行的安全性及可靠性。
文档编号H02H9/04GK202014092SQ20112004071
公开日2011年10月19日 申请日期2011年2月17日 优先权日2011年2月17日
发明者于龙, 卢相刚, 吴博, 宇占军, 张燕铭, 曹琛, 李鹏, 柳宇, 牛永利, 王红军, 闫祖顺 申请人:成都唐源电气有限责任公司