一种适用高海拔环境的电力机车用高压箱的制作方法

1.本发明涉及电力机车高压箱技术领域，具体为一种适用高海拔环境的电力机车用高压箱。


背景技术：

2.高原铁路在世界范围内有较多运用。我国典型的高原铁路为青藏铁路，海拔4000米以上的地段占全线85％左右，最高海拔5072米，是世界上海拔最高、距离最长、地理条件最复杂、运行条件最恶劣的高原铁路。随着海拔的升高，气压逐渐降低，空气中电离过程增强，进而导致电力机车高压部件外绝缘强度降低，因此对于运行在高海拔地区的电力机车高压系统绝缘性能要求更为严格。目前我国高海拔地区运行的机车主要是内燃机车，电力机车的应用极少。目前，国内电力机车仅在海拔4000米以下具有运用经验。高原运用的电力机车技术平台和对应标准体系仍处于探索阶段。根据国家铁路对西北高原铁路的发展规划，随着青藏铁路电气化改造、建设的加快脚步，研制适用高原环境的的高原交流传动电力机车显得极为迫切。高压系统作为针对高原环境改变最大的系统、对其进行系统深入的研究和试验验证显得尤为重要。
3.现有技术中，如中国专利号为：cn201611160436.2的“一种电力机车车顶用高压电器箱”，包括车顶的箱体总成，箱体总成内设置有两个断路器，两个断路器共同连接有高压接地开关，两个断路器的输入端分别连接有穿过箱体总成侧壁的进线桥接电缆总成，两个断路器的输出端并联后连接有穿过箱体总成侧壁的出线桥接电缆总成。本发明的一种电力机车车顶用高压电器箱解决了目前机车顶部高压电器无备用、以及车顶分布式单电器维护工作量大、易受环境因素影响而发生“污闪”的问题，在电力机车运行和检修时，断路器、接地开关及电压互感器等集成在箱内，减少了维护工作量；同时内部采用双主断自然隔离冗余设计，当出现故障时可以互相替代进行工作，确保了故障电器安全以及铁路车辆的安全运营。
4.高海拔对高压设备绝缘强度的影响最主要的就是空气密度，海拔越高、气压就越低、空气电离过程增强，空气介电强度减弱，进而导致高压设备外绝缘强度降低，则需要按照对应的海拔修正，增大电气间隙和爬电距离可以增大高压设备的外绝缘强度，导致高压设备自身体积重量加大、高压设备之间和对地的距离增加，进而需要机械间布置的网侧柜体积加大，而目前电力机车机械间已没有多余的空间供网侧柜加大，另外目前高压箱内高压设备均卧式水平安装，各设备悬臂已经很大，在海拔5100米环境下如果采用此种方案，各设备的的增重和大悬臂将对高压箱的强度和安全稳定性造成影响，可行性差。且高海拔地区复杂多变的地貌影响电力机车线路的运行环境，该方案布置将加剧高压设备和箱体的冲击振动。针对上述问题，提出一种适用高海拔环境的电力机车用高压箱。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种适用高海拔环境的电力机车用高压箱，以解决上述背
景技术提出的现有技术操作时因高海拔对高压设备绝缘强度的影响，需要增加高压设备自身以及高压设备之间和对地的电气间隙和爬电距离，而电力机车机械间内没有足够大的空间来放置适用更高海拔的网侧柜；同时要解决的问题是，因暴露在户外的高压设备的过电压等级高于户内的高压设备的过电压等级，尤其在高海拔地区对户外高压设备的绝缘强度要求远高于户内高压设备，导致户外高压设备体积过大、重量增加，在车顶户外布置高压设备具有超过电力机车高度限界、在高海拔地区易受雷电冲击、高压设备维护工作量增加等风险，而在电力机车车顶布置的高压箱，能有效避免此类事件发生；本发明还要解决的问题是，原有电力机车高压箱的方案不适用于高海拔地区应用，本发明技术方案中的高压箱，适用于海拔5100米地区，其海拔等级涵盖国内海拔最高的高原铁路，填补了国内高原电力机车高海拔运用的技术空白的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用高海拔环境的电力机车用高压箱，包括高压箱，所述高压箱的底部固定安装有高压箱箱体安装面，所述高压箱箱体安装面的底部固定安装有高压箱底架，所述高压箱底架的顶部固定安装有高压电压互感器，所述高压箱的两侧贯穿有进线电缆，所述进线电缆的一端固定连接有高压进线终端，所述高压箱底架的顶部固定安装有安装板，所述安装板的顶部固定安装有真空主断路器，所述高压箱底架的顶部固定安装有避雷器，所述高压箱底架的顶部固定安装有出线终端座，所述出线终端座的顶部固定安装有高压出线终端，所述出线终端座的底部固定安装有出线电缆，所述高压电压互感器接线点的底部固定安装有真空主断路器控制箱。
7.优选的，所述真空主断路器控制箱的顶部活动安装有高压接地开关，所述真空主断路器控制箱的一侧设置有高压接地开关控制手柄。
8.优选的，所述真空主断路器的顶部一端固定安装有真空主断路器高压输入端，所述真空主断路器的顶部另一端固定安装有真空主断路器高压输出端。
9.优选的，所述高压电压互感器的顶部固定连接有连接杆，所述连接杆的一端固定连接在高压进线终端的一端。
10.优选的，所述高压电压互感器的底部固定安装有高压电压互感器接线点，所述高压电压互感器接线点固定安装在高压箱底架的底部。
11.优选的，所述高压箱箱体安装面的底部开设有密封安装槽，所述密封安装槽的内侧固定安装有密封条。
12.优选的，所述高压箱箱体安装面的顶部两侧均匀开设有多个箱体安装孔。
13.优选的，所述高压箱的顶部固定安装有绝缘玻璃钢，所述真空主断路器控制箱的顶部固定连接有连接板，所述连接板的顶部固定安装有控制器。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
15.1、本发明中，通过采用车顶高压箱布置方案，避免了因高海拔需加大高压设备自身以及网侧柜体积，而电力机车机械间内没有足够大的空间来放置适用更高海拔的网侧柜，节省了在高海拔地区运行的电力机车机械间内空间，将除受电弓外的主要高压设备集成装配于车顶高压箱内，节约了机械间内空间，同时在满足高海拔应用的基础上，能够改善机车网侧高压设备的工作环境、避免高压设备布置在户外的风险、提高网侧高压设备使用寿命及机车运用可靠性、减少网侧高压设备维护工作量。
16.2、本发明中，通过将网侧主要高压设备集成布置于高压箱内，避免了因户外高压
设备体积过大、重量增加，在车顶户外布置高压设备超过电力机车高度限界、在高海拔地区易受雷电冲击、高压设备维护工作量增加等风险，提高了电力机车机车高压系统在高海拔地区运行的可靠性，通过高压设备自身以及高压设备之间和对地的的绝缘强度满足海拔5100米要求，并且真空主断路器、高压电压互感器和高压接地开关等重量和体积较大的高压设备采用直立安装方式。能够适应高海拔地区复杂多变的地貌对电力机车线路的运行环境影响，另外采用双真空主断路器、双高压电压互感器的高压系统冗余设计，增加了机车高压系统在高原复杂环境运行的可靠性，从而进一步地保证设备的整体可靠性。
17.3、本发明中，通过采用高压箱箱体，底架采用框架结构，通过四周折弯板实现与机车顶盖紧固和密封，高压箱顶盖采用绝缘玻璃钢材质，高压箱内部喷涂绝缘漆。在保证高海拔绝缘性能的前提下，做到了小型化设计，同时保证密封和正压，从而适用于海拔5100米地区，其海拔等级涵盖国内海拔最高的高原铁路，替代既有电力机车高压箱的方案不适用于高海拔地区应用，填补了国内高原电力机车高海拔运用的技术空白。
附图说明
18.图1为本发明一种适用高海拔环境的电力机车用高压箱的立体俯视图；
19.图2为本发明一种适用高海拔环境的电力机车用高压箱的立体仰视结构示意图；
20.图3为本发明一种适用高海拔环境的电力机车用高压箱的内部俯视结构示意图；
21.图4为本发明一种适用高海拔环境的电力机车用高压箱的的内部侧视结构示意图；
22.图5为本发明一种适用高海拔环境的电力机车用高压箱的高压接地开关的部分结构示意图；
23.图6为本发明一种适用高海拔环境的电力机车用高压箱的高压出线终端的部分结构示意图；
24.图7为本发明一种适用高海拔环境的电力机车用高压箱的高压电压互感器的部分结构示意图；
25.图8为本发明一种适用高海拔环境的电力机车用高压箱的a处放大结构示意图图。
26.图中：
27.1、高压箱；2、高压箱箱体安装面；3、箱体安装孔；4、绝缘玻璃钢；5、进线电缆；6、密封安装槽；7、密封条；8、高压电压互感器接线点；9、真空主断路器控制箱；10、控制器；11、出线终端座；12、出线电缆；13、高压电压互感器；14、连接杆；15、真空主断路器高压输入端；16、真空主断路器；17、安装板；18、高压箱底架；19、高压出线终端；20、避雷器；21、高压进线终端；22、真空主断路器高压输出端；23、高压接地开关控制手柄；24、高压接地开关。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施条例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.参照图1-8所示：一种适用高海拔环境的电力机车用高压箱，包括高压箱1，高压箱
1的底部固定安装有高压箱箱体安装面2，高压箱箱体安装面2的底部固定安装有高压箱底架18，高压箱底架18的顶部固定安装有高压电压互感器13，高压箱1的两侧贯穿有进线电缆5，进线电缆5的一端固定连接有高压进线终端21，高压箱底架18的顶部固定安装有安装板17，安装板17的顶部固定安装有真空主断路器16，高压箱底架18的顶部固定安装有避雷器20，高压箱底架18的顶部固定安装有出线终端座11，出线终端座11的顶部固定安装有高压出线终端19，出线终端座11的底部固定安装有出线电缆12，高压电压互感器接线点8的底部固定安装有真空主断路器控制箱9，通过采用适用于5100米高海拔环境的电力机车高压箱1采用高压系统冗余设计，电力机车通过受电弓从接触网上集取25kv交流电，并将其通过高压电缆输送到高压箱1内，其中高压电缆终端横向安装在高压箱1侧墙上，高压箱底架18上竖直安装两个高压电压互感器13，分别与两个真空主断路器16的高压输入端并联，用于机车电网电压测量和继电保护，两个真空主断路器16和高压接地开关24匹配安装在高压箱底架18上，真空主断路器16用于开断、接通电力机车25kv主电路，高压接地开关24为双臂结构，由同一个手柄操作，保证将两组真空主断路器16同时接地，避雷器20竖直安装在高压箱底架18上，与真空主断路器高压输出端22连接，主要抑制真空主断路器16开闭时产生的操作过电压，避免对机车内部的控制电器产生过电压侵害，在真空主断路器16的输出端，通过高压电缆将25kv交流电输送给电力机车主变压器，其中高压电缆终端倾斜安装在高压箱底架18上，可将高压电缆直接连接至电力机车机械间内并且通过倾斜安装便于高压电缆在机械间内的走线布置，通过采用车顶高压箱1布置方案，避免了因高海拔需加大高压设备自身以及网侧柜体积，而电力机车机械间内没有足够大的空间来放置适用更高海拔的网侧柜，节省了在高海拔地区运行的电力机车机械间内空间，将除受电弓外的主要高压设备集成装配于车顶高压箱内，节约了机械间内空间，同时在满足高海拔应用的基础上，能够改善机车网侧高压设备的工作环境、避免高压设备布置在户外的风险、提高网侧高压设备使用寿命及机车运用可靠性、减少网侧高压设备维护工作量。
30.如图5所示，真空主断路器控制箱9的顶部活动安装有高压接地开关24，真空主断路器控制箱9的一侧设置有高压接地开关控制手柄23，高压接地开关24为双臂结构，由同一个手柄操作，保证将两组真空主断路器16同时接地。
31.如图3所示，真空主断路器16的顶部一端固定安装有真空主断路器高压输入端15，真空主断路器16的顶部另一端固定安装有真空主断路器高压输出端22，两个真空主断路器16和高压接地开关24匹配安装在高压箱底架18上，真空主断路器16用于开断、接通电力机车25kv主电路。
32.如图3和图4所示，高压电压互感器13的顶部固定连接有连接杆14，连接杆14的一端固定连接在高压进线终端21的一端，高压电缆终端横向安装在高压箱1侧墙上，高压箱底架18上竖直安装两个高压电压互感器13，分别与两个真空主断路器16的高压输入端并联，用于机车电网电压测量和继电保护。
33.如图2和图4所示，高压电压互感器13的底部固定安装有高压电压互感器接线点8，高压电压互感器接线点8固定安装在高压箱底架18的底部，可通过其配合实现机械间内操作和检修维护，便于高海拔地区施工人员作业。
34.如图2所示，高压箱箱体安装面2的底部开设有密封安装槽6，密封安装槽6的内侧固定安装有密封条7，通过在高压箱箱体安装面2底部开设有密封条7可便于将密封安装槽6
嵌入安装在其内部，从而提高安装后的密封效果。
35.如图1所示，高压箱箱体安装面2的顶部两侧均匀开设有多个箱体安装孔3，通过箱体安装孔3则便于将其余电力机车车顶进行固定连接安装。
36.如图1和图5所示，高压箱1的顶部固定安装有绝缘玻璃钢4，真空主断路器控制箱9的顶部固定连接有连接板，连接板的顶部固定安装有控制器10，通过设置有控制器10可起到有效的控制作用，高压箱1顶部采用绝缘玻璃钢4材质，能够保证箱内高压设备的绝缘强度并可适量降低高压箱1高度以符合电力机车高度的限界。
37.本发明中，该适用高海拔环境的电力机车用高压箱在使用时，首先通过采用适用于5100米高海拔环境的电力机车高压箱1采用高压系统冗余设计，电力机车通过受电弓从接触网上集取25kv交流电，并将其通过高压电缆输送到高压箱1内，其中高压电缆终端横向安装在高压箱1侧墙上，高压箱底架18上竖直安装两个高压电压互感器13，分别与两个真空主断路器16的高压输入端并联，用于机车电网电压测量和继电保护，两个真空主断路器16和高压接地开关24匹配安装在高压箱底架18上，真空主断路器16用于开断、接通电力机车25kv主电路，高压接地开关24为双臂结构，由同一个手柄操作，保证将两组真空主断路器16同时接地，避雷器20竖直安装在高压箱底架18上，与真空主断路器高压输出端22连接，主要抑制真空主断路器16开闭时产生的操作过电压，避免对机车内部的控制电器产生过电压侵害，在真空主断路器16的输出端，通过高压电缆将25kv交流电输送给电力机车主变压器，其中高压电缆终端倾斜安装在高压箱底架18上，可将高压电缆直接连接至电力机车机械间内并且通过倾斜安装便于高压电缆在机械间内的走线布置，通过在高压箱箱体安装面2底部开设有密封条7可便于将密封安装槽6嵌入安装在其内部，从而提高安装后的密封效果，通过采用车顶高压箱1布置方案，避免了因高海拔需加大高压设备自身以及网侧柜体积，而电力机车机械间内没有足够大的空间来放置适用更高海拔的网侧柜，节省了在高海拔地区运行的电力机车机械间内空间，将除受电弓外的主要高压设备集成装配于车顶高压箱内，节约了机械间内空间，同时在满足高海拔应用的基础上，能够改善机车网侧高压设备的工作环境、避免高压设备布置在户外的风险、提高网侧高压设备使用寿命及机车运用可靠性、减少网侧高压设备维护工作量。
38.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。