專利名稱：一種利用碳化硅纖維索消除過分相過電壓的設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用碳化硅纖維索消除過分相過電壓的設備。
背景技術(shù)：
在接觸網(wǎng)中，為了限制或者縮小接觸網(wǎng)斷線、倒桿等事故的影響范圍；減小單相牽引負荷在電力系統(tǒng)中引起的負序電流，減輕電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的負序影響；同時，也為了方便接觸網(wǎng)的架設和施工，電氣化鐵路供電系統(tǒng)采取了分段取流、換相連接的方式。接觸網(wǎng)的機械分段稱為錨段，相鄰兩個錨段的銜接區(qū)域(重疊部分)稱為錨段關(guān) 節(jié)。錨段關(guān)節(jié)式電分相是利用2個絕緣錨段關(guān)節(jié)的空氣絕緣間隙來達到電分相的目的，由于其有利于改善弓網(wǎng)受流質(zhì)量，在電氣化鐵路中被大量采用。電力機車在通過錨段關(guān)節(jié)式電分相的過程中，電力機車主要經(jīng)過由有電到無電，再由無電到有電的兩個過渡過程。在正常情況下，錨段關(guān)節(jié)式電分相的中性段不帶電。但在實際運營中發(fā)現(xiàn)，電力機車在通過錨段關(guān)節(jié)式電分相上述兩個過渡過程中，均多次發(fā)生了過電壓現(xiàn)象。電力機車過關(guān)節(jié)式電分相產(chǎn)生的過電壓不僅會直接造成接觸網(wǎng)燒傷斷線，中斷供電和運輸；而且頻繁引起車頂保護間隙放電，導致牽引變電所跳閘；直接威脅接觸網(wǎng)和牽引變電所的安全運行。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種能夠適應受電弓的沖擊和磨耗、受電弓接觸引起的振動、環(huán)境溫差變化及環(huán)境腐蝕的利用碳化硅纖維索消除過分相過電壓的設備。本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種利用碳化硅纖維索消除過分相過電壓的設備，設置有供電臂接觸網(wǎng)，其特征在于左供電臂接觸網(wǎng)上從左到右依次設置有第一支柱、第二支柱、第三支柱和第四支柱；右供電臂接觸網(wǎng)上從左到右依次設置有第五支柱、第六支柱、第七支柱和第八支柱；左供電臂接觸網(wǎng)位于第四支柱處的導線端與第五支柱連接，右供電臂接觸網(wǎng)位于第五支柱處的導線端與第四支柱連接；第一支柱和第八支柱之間設置中性線；左供電臂接觸網(wǎng)和右供電臂接觸網(wǎng)上均設置有絕緣子；第三支柱和第四支柱之間的供電臂接觸網(wǎng)與第五支柱和第六支柱之間的供電臂接觸網(wǎng)之間連接設置有聯(lián)絡開關(guān)。所述的中性線為碳化硅纖維索。本實用新型具有以下優(yōu)點[0015](I)本實用新型對于解決目前電氣化鐵路普遍存在的電力機車過關(guān)節(jié)式電分相時產(chǎn)生的過電壓燒傷接觸導線、引起牽引變電所跳閘問題、保證牽引供電系統(tǒng)安全可靠運行具有很強的實用價值。(2)中性線采用的是高強高阻碳化硅纖維索，將碳化硅纖維索的每米電阻控制在2. 75X IO4歐姆，高阻抗的碳化硅纖維索上不存在感應電壓，泄漏到終端支柱的電流小于50mA，不會對人體產(chǎn)生器質(zhì)性損傷，因此可以取消中性線和終I支柱、終2支柱間的絕緣子，降低了安裝費用。

圖I是中性段采用高強高阻碳化硅纖維復合材料索的七跨錨段關(guān)節(jié)式電分相結(jié)構(gòu)平面圖。圖2是電力機車通過中性線采用銅合金導線的關(guān)節(jié)式電分相的過電壓仿真波形?！0019]圖3是電力機車通過中性線采用高強高阻碳化硅纖維復合材料索的關(guān)節(jié)式電分相的過電壓仿真波形。圖中，Zl-第一支柱，Z2-第二支柱，Z3-第三支柱，Z4-第四支柱，Z5-第五支柱，Z6-第六支柱，Z7-第七支柱，Z8-第八支柱，Jl-第一絕緣子，J2-第二絕緣子，Xl-左供電臂接觸網(wǎng)，X2-右供電臂接觸網(wǎng)，X3-中性線，Gl-聯(lián)絡開關(guān)。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式
對本實用新型進行詳細的說明。接觸網(wǎng)中性段一般采用的是和接觸網(wǎng)供電臂一樣的銅合金導線。關(guān)節(jié)式電分相的中性導線，一方面與左右相鄰的接觸網(wǎng)導線之間的距離僅為400 500 mm，小距離的靜電感應使中性導線上存在感應電壓(測試表明中性導線的感應電壓高達10 kV 15 kV );另外一方面中性導線對鋼軌高度大約為6 m左右，由于它是懸空的獨立金屬導線，因此，它對地存在電容，儲存有電磁能量，當電力機車進入和駛出分相時都會強制對電容進行充、放電，從而出現(xiàn)電磁振蕩過電壓。圖2是電力機車通過中性線采用銅合金導線的關(guān)節(jié)式電分相時，中性段上的過電壓仿真波形。圖2中顯示出電力機車進入和離開關(guān)節(jié)式電分相時，都發(fā)生了過電壓，過電壓幅值達到了 109. 2kV，超過了 SS7型電力機車的車頂放電間隙約90kV的擊穿放電電壓，將會引起牽引變電所跳閘，甚者燒傷接觸網(wǎng)導線。因為電力機車通過關(guān)節(jié)式電分相產(chǎn)生的過電壓與接觸網(wǎng)供電臂末端和中性線平行段之間的等值電容、以及中性線對地等值電容有關(guān)，所以可以采取措施，通過消除等值電容避免電力機車過分相時產(chǎn)生過電壓。碳化硅纖維具有高強度、高模量、耐化學侵蝕性良好、耐高溫和抗氧化(在1200°C下其拉伸強度和彈性模量均無明顯的下降)、介電常數(shù)小、損耗低等優(yōu)異的性能，而且尺寸穩(wěn)定性好、不吸潮、不老化、優(yōu)良的抗疲勞和抗蠕變性的優(yōu)點，本實用新型采用高強高阻碳化硅纖維索代替原來的銅合金線對接觸網(wǎng)的電分相進行連接，由于碳化硅纖維材料的體電阻可達到IO6歐姆以上，絕緣的碳化硅纖維上不存在感應電壓，可以徹底消除接觸網(wǎng)供電臂末端與中性線平行段之間存在等值電容，消除中性線對地也存在等值電容，避免電力機車通過電分相時產(chǎn)生過電壓。本實用新型正是充分利用碳化硅纖維高強度、高阻抗、能夠適應受電弓的沖擊和磨耗、受電弓接觸引起的振動、環(huán)境溫差變化、環(huán)境腐蝕的特點，采用高強高阻碳化硅纖維索代替原來的銅合金線對接觸網(wǎng)的電分相進行連接，避免電力機車通過電分相時產(chǎn)生過電壓，避免過電壓造成接觸網(wǎng)燒傷斷線、牽引變電所跳閘、中斷鐵路運輸。同時，可減小關(guān)節(jié)式電分相無電區(qū)長度，降低電力機車通過無電區(qū)的速度損耗。本實用新型所涉及的利用碳化硅纖維索消除過分相過電壓的設備，設置有供電臂接觸網(wǎng)，其中，左供電臂接觸網(wǎng)Xl上從左到右依次設置有第一支柱Z1、第二支柱Z2、第三支柱Z3和第四支柱Z4，右供電臂接觸網(wǎng)X2上從左到右依次設置有第五支柱Z5、第六支柱Z6、第七支柱Z7和第八支柱Z8 ;左供電臂接觸網(wǎng)Xl位于第四支柱TA處的導線端與第五支柱Z5連接，右供電臂接觸網(wǎng)X2位于第五支柱Z5處的導線端與第四支柱TA連接；第一支柱Zl和第八支柱Z8之間設置中性線X3，中性線X3為碳化硅纖維索；左供電臂接觸網(wǎng)Xl和右供電臂接觸網(wǎng)X2上均設置有絕緣子；第三支柱Z3和第四支柱TA之間的供電臂接觸網(wǎng)與第五支柱Z5和第六支柱Z6之間的供電臂接觸網(wǎng)之間連接設置有聯(lián)絡開關(guān)G1。由于中性線X3采用的碳化硅纖維索為高阻抗材料，需要另設導線將兩個供電臂連接，以便實現(xiàn)故障時的越區(qū)供電功能。由于本實用新型采用高強高阻碳化硅纖維索代替原來的銅合金線對 接觸網(wǎng)的電分相進行連接，徹底消除了接觸網(wǎng)供電臂末端與中性線平行段之間存在等值電容，消除了中性線對地也存在等值電容，從而避免了電力機車通過電分相時產(chǎn)生過電壓；且減少了絕緣子和聯(lián)絡開關(guān)設置的數(shù)量，簡化了設備的結(jié)構(gòu)。圖2是電力機車通過中性線采用銅合金導線的關(guān)節(jié)式電分相時，中性段上的過電壓仿真波形。圖2中顯示出電力機車進入和離開關(guān)節(jié)式電分相時，都發(fā)生了過電壓，過電壓幅值達到了 109. 2kV，超過了 3$型電力機車的車頂放電間隙約90kV的擊穿放電電壓，將會引起牽引變電所跳閘，甚者燒傷接觸網(wǎng)導線。圖3是電力機車通過高強高阻碳化硅纖維索的關(guān)節(jié)式電分相電壓仿真波形。從圖3可以看出，接觸網(wǎng)沖擊電壓峰值僅為48. 8kV，和中性段采用銅合金相比，過電壓幅值下降了一半以上，不會影響接觸網(wǎng)、電力機車、牽引變電所的安全運行。
權(quán)利要求1.ー種利用碳化硅纖維索消除過分相過電壓的設備，設置有供電臂接觸網(wǎng)，其特征在于: 左供電臂接觸網(wǎng)(Xl)上從左到右依次設置有第一支柱(Z1)、第二支柱(Z2)、第三支柱(Z3)和第四支柱(Z4)； 右供電臂接觸網(wǎng)(X2)上從左到右依次設置有第五支柱(Z5)、第六支柱(Z6)、第七支柱(Z7)和第八支柱(Z8)； 左供電臂接觸網(wǎng)(Xl)位于第四支柱(Z4)處的導線端與第五支柱(Z5)連接，右供電臂接觸網(wǎng)(X2)位于第五支柱(Z5)處的導線端與第四支柱(Z4)連接； 第一支柱(Zl)和第八支柱(Z8)之間設置中性線(X3)； 左供電臂接觸網(wǎng)(Xl)和右供電臂接觸網(wǎng)(X2)上均設置有絕緣子； 第三支柱(Z3)和第四支柱(Z4)之間的供電臂接觸網(wǎng)與第五支柱(Z5)和第六支柱(Z6)之間的供電臂接觸網(wǎng)之間連接設置有聯(lián)絡開關(guān)(G1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種利用碳化硅纖維索消除過分相過電壓的設備，其特征在于 所述的中性線(X3)為碳化硅纖維索。
專利摘要本實用新型涉及一種利用碳化硅纖維索消除過分相過電壓的設備。接觸網(wǎng)中性段采用銅合金導線，小距離的靜電感應使中性導線和供電臂接觸網(wǎng)間存在分布電容，分布電容間儲存有電磁能量，機車出入電分相時會出現(xiàn)電磁振蕩過電壓。本實用新型在供電臂接觸網(wǎng)上依次設置八個支柱，左供電臂接觸網(wǎng)位于第四支柱處的導線端與第五支柱連接，右供電臂接觸網(wǎng)位于第五支柱處的導線端與第四支柱連接；第一支柱和第八支柱之間設置碳化硅纖維索中性線；左供電臂接觸網(wǎng)和右供電臂接觸網(wǎng)上均設置絕緣子。本實用新型對于解決目前電氣化鐵路普遍存在的電力機車過關(guān)節(jié)式電分相時產(chǎn)生的過電壓燒傷接觸導線、引起牽引變電所跳閘問題、保證牽引供電系統(tǒng)安全可靠運行具有很強的實用價值。
文檔編號B60M3/04GK202753806SQ20122026424
公開日2013年2月27日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者宮衍圣, 曹建設, 李晉, 田志軍, 黃文勛 申請人:中鐵第一勘察設計院集團有限公司