一種新的地面式自動過分相裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新的地面式電力機車自動過分相裝置，屬于電力電子【技術領域】。該裝置可用于電力機車通過電分相時的自動控制和保護，應用開關變壓器技術消除常規(guī)過分相時產生的過電壓及涌流，減小對機車電氣設備及接觸網(wǎng)的傷害，延長使用壽命，尤其是在高速動車組情況下更顯示出該裝置對安全穩(wěn)定運行的重要作用。
【專利說明】一種新的地面式自動過分相裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新的地面式自動過分相裝置，屬于電力機車和電力電子【技術領域】，可用于電力機車通過電分相時的控制與保護，以消除常規(guī)過分相時產生的過電壓及涌流，延長機車電氣設備及接觸網(wǎng)的使用壽命，尤其是在高速動車組情況下更顯示出該裝置對安全穩(wěn)定運行的重要作用。

【背景技術】
[0002]電力機車采用單相供電，為了使電力系統(tǒng)三相平衡，牽引供電系統(tǒng)采用了分段換相的方法，稱為電分相或簡稱分相，每隔20?30公里，在變電所出口處或兩變電所之間的分區(qū)所設電分相裝置。當列車速度為200公里/h時，每6?10分鐘要過一次電分相無電區(qū)，頻度非常高。
[0003]電力機車行駛中要頻繁地通過無電區(qū)，在采用地面式自動過分相裝置時，在通過分相區(qū)時機車內主斷路器不分閘，而由地面站內設備完成電源切換，每次都會使機車的主變壓器產生操作過電壓和發(fā)生涌流。操作過電壓影響變壓器壽命，且會發(fā)生電弧燒損接觸網(wǎng)甚至承力索；而涌流達額定電流的數(shù)倍，很大的電動力傷害繞組、易引發(fā)保護跳閘，且涌流諧波含量很大，對電網(wǎng)造成嚴重干擾。
[0004]針對電力機車過電分相存在的問題，人們想了許多辦法來解決。國外主要從電分段的硬件結構上來解決，如增加滅弧結構、列車進入中性段前減小電流、斷開電流等等，效果并不明顯。
[0005]隨著我國電氣化鐵路運營速度的提高，電力機車在通過電分相時多次出現(xiàn)過電壓、過電流，給機車和接觸網(wǎng)帶來嚴重的損害，嚴重影響到鐵路的穩(wěn)定運行，成為影響電氣化鐵路提速的關鍵問題之一。因此，研究安全、可靠、穩(wěn)定的自動過電分相方案，是高速鐵路發(fā)展的迫切要求。研究機車過電分相過電壓的機理及其抑制的技術措施具有較高的理論意義和實際價值。
[0006]在國家科委“九五”國家科技攻關計劃中，曾下達適用于高速電氣化鐵道的“自動過分相方案的研究”任務，說明國家對自動過分相技術是非常重視的。


【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種利用開關變壓器技術的地面式自動過分相裝置以解決上述問題。開關變壓器技術實質上就是把變壓器和電力電子器件相結合，構成了一個耐高壓、大電流的電力電子開關模塊，在電路中使之與機車主電路串聯(lián)。
[0008]為了解決上述技術問題，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的。
[0009]一種地面式自動過分相裝置，包括隔離開關G2、開關變壓器TK、晶閘管SCR、可編程控制器PLC、起控開關K2 ;還包括備用隔離開關Gl ;所述備用隔離開關Gl的一端連接機車主電路，另一端接電源；開關變壓器TK原邊繞組的上端接一只隔離開關G2，G2的另一端接電源；開關變壓器原邊繞組的下端接起控開關K2，K2的另一端接于備用隔離開關Gl與機車主電路之間；開關變壓器付邊每單繞組的兩端之間接有兩只正反并聯(lián)的晶閘管SCR，晶閘管SCR由可編程控制器PLC控制。
[0010]所述地面式自動過分相裝置的控制系統(tǒng)采用可編程序控制器PLC或工控計算機COM控制系統(tǒng)。
[0011]當需要給機車主電路上電時，我們首先以很低的電壓(接近于零)加到主變原繞組上，再逐漸加大電壓，則可以最大限度地限制涌流的產生；當需要機車主電路斷電時，我們首先把k降低到很小(接近于O)時再分閘斷路器，則可以最大限度地減少磁場能量，降低截流過電壓。
[0012]同時，該裝置能控制開關變壓器和起控斷路器的動作順序，使起控斷路器的合閘電壓(或電流)和分閘電壓(或電流)都很小(額定電壓的百分之五左右或開關變壓器的空載電流)，可減小電弧，大大延長起控斷路器的壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細的描述。
[0014]圖1是一種新的地面式自動過電分相裝置的主電路圖。
[0015]圖2是采用了由電力電子器件IGCT替換晶閘管SCR、計算機控制系統(tǒng)COM替換可編程控制器PLC構成的一種新的地面式自動過電分相裝置。

【具體實施方式】
[0016]采用開關變壓器TK技術的一種新的地面式自動過電分相裝置主電路圖如圖1所示。一種地面式自動過分相裝置，包括隔離開關G2、開關變壓器TK、晶閘管SCR、可編程控制器PLC、起控開關K2 ;還包括備用隔離開關Gl ;所述備用隔離開關Gl的一端連接機車主電路，另一端接電源；開關變壓器TK原邊繞組的上端接一只隔離開關G2，G2的另一端接電源；開關變壓器原邊繞組的下端接起控開關K2，K2的另一端接于備用隔離開關Gl與機車主電路之間；開關變壓器付邊每單繞組的兩端之間接有兩只正反并聯(lián)的晶閘管SCR，晶閘管SCR由可編程控制器PLC控制。
[0017]所述地面式自動過分相裝置的控制系統(tǒng)采用可編程序控制器PLC或工控計算機COM控制系統(tǒng)。如果地面站總控系統(tǒng)有余地，則該部份的控制也可由地面站總控系統(tǒng)來執(zhí)行。
[0018]機車正常運行時，車載主牽引變壓器經(jīng)隔離開關和主斷路器由接觸網(wǎng)供電。當列車接近電分相區(qū)時總控系統(tǒng)收到地面信號，總控系統(tǒng)首先經(jīng)一個開關A給過渡線U送電，當PLC檢測到過渡線U上有電時立即閉合起控斷路器K2，開關變壓器TK接于過渡線U與中性線之間(隔離開關G2已閉合)，因晶閘管SCR尚未開通，故對中性線無激發(fā)作用，不會產生暫態(tài)過程。之后PLC立即使SCR逐步開通，中性線電壓逐步上升，不會產生涌流也不會產生暫態(tài)過程。
[0019]當機車進入分相區(qū)中間段時總控系統(tǒng)感知位置信號，立即給PLC發(fā)出停電信號，PLC立即停止觸發(fā)脈沖，SCR電流過零關斷，不會產生截流過電壓，PLC斷開起控開關K2，總控系統(tǒng)斷開過渡線U的送電開關A，之后立即閉合另一側送電開關B，過渡線電壓互感器有電，PLC感知電信號時立即閉合起控斷路器K2，開關變壓器TK接于過渡線U與中性線之間(隔離開關G2已閉合)，因晶閘管SCR尚未開通，故對中性線無激發(fā)作用，不會產生暫態(tài)過程。之后PLC立即使SCR逐步開通，中性線電壓逐步上升，不會產生涌流也不會產生暫態(tài)過程，機車由另一側供電，直至進入另一側接觸網(wǎng)。
[0020]由上述過程可見，起控開關K2合閘與分閘時電流很小不會產生截流過電壓，開關觸頭也不會產生弧光。
[0021 ]圖2為合分閘控制采用工控計算機COM控制系統(tǒng)，其控制方法與上述相同；電力電子器件采用全控器件IGCT，實施PWM控制。
[0022]上述描述的只是該發(fā)明的二種【具體實施方式】，舉例說明不對發(fā)明的實質內容構成限制，所屬【技術領域】的普通技術人員在閱讀了說明書后對前述的【具體實施方式】所做的修改或變形，都不背離發(fā)明的實質和范圍。
【權利要求】
1.一種新的地面式自動過分相裝置，包括開關變壓器(TK)、隔離開關(G2)、起控開關(Κ2)、晶閘管(SCR)、可編程序控制器(PLC)，其特征在于，還包括備用隔離開關(Gl);所述備用隔離開關(Gl)的上端接電源，備用隔離開關(Gl)的下端接機車主電路；開關變壓器(TK)原邊繞組的上端接隔離開關(G2)，隔離開關(G2)的另一端接電源，開關變壓器(TK)原邊繞組的下端接起控開關(Κ2)，起控開關(Κ2)的另一端接于備用隔離開關(Gl)與機車主電路之間，開關變壓器(TK)付邊每單繞組的兩端之間接有兩只正反并聯(lián)的晶閘管(SCR)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種新的地面式自動過分相裝置，其特征在于，其控制系統(tǒng)采用可編程序控制器(PLC)或工控計算機(COM)控制系統(tǒng)。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種新的地面式自動過分相裝置，其特征在于其半控性電力電子器件晶閘管(SCR)也可以由全控性電力電子器件絕緣柵極晶閘管(IGCT)來替換。
【文檔編號】B60M3/04GK104512278SQ201310450962
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月29日 優(yōu)先權日:2013年9月29日
【發(fā)明者】潘家忠, 李天昊 申請人:哈爾濱帕特爾科技股份有限公司