專利名稱：列車接觸網(wǎng)供電電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于列車供電電源系統(tǒng)，特別是一種電氣鐵路上的通過接觸網(wǎng)取電的列車供電電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前大型養(yǎng)路機(jī)械已成為我國鐵路養(yǎng)護(hù)維修的主要力量，每天都有機(jī)械化施工隊(duì)活躍在萬里鐵道線上，這些施工隊(duì)常年在野外作業(yè)，戰(zhàn)嚴(yán)寒，斗酷暑，為我國鐵路的發(fā)展，特別是為近幾年鐵路的提速做出了巨大貢獻(xiàn)。但這些在野外作業(yè)的施工隊(duì)生活條件卻十分艱苦，不方便，其中很重要的一項(xiàng)就是宿營車用電很不方便。機(jī)械化施工隊(duì)的宿營列車一般都是從沿途的?？空旧先‰?，由水電段負(fù)責(zé)，而宿營列車在每一站?？康臅r(shí)間都很短，水電段必須頻繁到施工隊(duì)接電。而且這些沿途停靠站一般都是小站，小站上變壓器容量都比較小，無法向宿營列車提供比較大容量的電，所以宿營列車都帶有自備的柴油發(fā)電機(jī)組，在很多時(shí)候，特別是在夏季和冬季使用空調(diào)時(shí)候一般都由柴油發(fā)電機(jī)組向宿營列車供電。由柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)電消耗了大量柴油，發(fā)電機(jī)組發(fā)出的噪音也對(duì)施工隊(duì)員和周圍居民造成了干擾，另外柴油發(fā)電組的容量也不大，車上很多用電設(shè)備如電磁灶、電淋浴器、電冰箱等無法使用。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到目前我國鐵路電氣化的里程每年都以很高的速度在增加，各主要干線已基本電氣化，今后電氣化鐵路將越來越多，本發(fā)明的目的旨在為經(jīng)常在電氣化區(qū)間作業(yè)的機(jī)械化施工隊(duì)的宿營列車上配備一套能直接從接觸網(wǎng)取電的系統(tǒng)，使宿營列車不能停在何處，都能從接觸網(wǎng)上取得大容量的電能，從而避免水電段頻繁接電的麻煩，從根本上解決柴油發(fā)電機(jī)組的種種弊端。從我們走訪和了解的幾個(gè)電氣化區(qū)間較多的鐵路局如成都局、鄭州局、北京局、蘭州局、廣州局來看，這種需求是非常迫切的。
本發(fā)明適用于單相交流25KV，50HZ的鐵道電氣化接觸網(wǎng)供電電源，變化范圍為19KV至30KV(標(biāo)準(zhǔn)為29KV，設(shè)計(jì)考慮裕量)；輸出AC220V±10％，80KW的單相負(fù)載，用于停放在站線上的工務(wù)宿營車輛的家用電器(空調(diào)等)的電源。
它包括控制電路1、受電弓及車頂高壓裝置2、液壓升弓裝置3、主變壓器4、調(diào)壓機(jī)組5、蓄電池充電電路6、蓄電池7、濾波器8和電源輸出電路9，其中液壓升弓裝置3在控制電路1的控制下升降受電弓及車頂高壓裝置2的受電弓，接觸網(wǎng)上的高壓通過受電弓及車頂高壓裝置2引入至主變壓器4的原邊，該主變壓器4的次邊對(duì)應(yīng)輸出五路分別為278V、248V、224V、204V、192V電壓，以上五路電壓分別送到調(diào)壓機(jī)組5的五個(gè)輸入端，同時(shí)還引出同步信號(hào)送至控制電路1；所述的調(diào)壓機(jī)組5包括五組晶閘管開關(guān)，該調(diào)壓機(jī)組5的輸入電壓值由輸入高壓互感器10檢測并送至控制電路1，控制電路1根據(jù)所測數(shù)據(jù)控制調(diào)壓機(jī)組5中的一組晶閘管開關(guān)導(dǎo)通選擇一組最接近220V的輸出電壓，該輸出電壓送至濾波器8；所述濾波器8和電源輸出電路9相接；所述電源輸出電路9包括輸出電流互感器13、輸出電壓互感器14和漏電保護(hù)開關(guān)15，其中輸出電流互感器13、輸出電壓互感器14分別將輸出電流和輸出電壓信號(hào)送至控制電路1，漏電保護(hù)開關(guān)15連接于列車配電柜之間；當(dāng)輸入、輸出電壓過高或過低，輸入、輸出電流過大時(shí)控制電路1將采取相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)系統(tǒng)和用電設(shè)備的安全；所述主變壓器4的一個(gè)次邊輸出還連接至蓄電池充電電路6，所述控制電路1根據(jù)充電電流和充電電壓信號(hào)控制該蓄電池充電電路6對(duì)蓄電池7的恒壓、恒流充電；
所述蓄電池7為控制電路1和液壓升弓裝置3提供工作電源。
本電源系統(tǒng)采用了電力機(jī)車的受電弓從接觸網(wǎng)受電、經(jīng)過降壓變壓器、晶閘管交流開關(guān)組成的調(diào)壓電源、取代燃油發(fā)電供應(yīng)工務(wù)車輛用電的新方式。在網(wǎng)壓存在大的變化時(shí)，輸出電壓仍然可以穩(wěn)定在額定值的±10％的范圍內(nèi)。其優(yōu)點(diǎn)如下壽命長、維修少、可靠、輸出電壓變化小，波形也好；采用電能取代燃油發(fā)電方式，清潔、節(jié)能降耗、無噪聲，無煙氣；受電弓的液(油)壓升降控制裝置保壓長，無噪聲，操縱方便；采用高壓熱縮材料復(fù)合套管等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)原理框圖；圖2為本發(fā)明原理圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1，2所示，它包括控制電路1、受電弓及車頂高壓裝置2、液壓升弓裝置3、主變壓器4、調(diào)壓機(jī)組5、蓄電池充電電路6、蓄電池7、濾波器8和電源輸出電路9，其中液壓升弓裝置3在控制電路1的控制下升降受電弓及車頂高壓裝置2的受電弓，接觸網(wǎng)上的高壓通過受電弓及車頂高壓裝置2引入至主變壓器4的原邊，該主變壓器4的次邊對(duì)應(yīng)輸出五路分別為278V、248V、224V、204V、192V電壓，以上五路電壓分別送到調(diào)壓機(jī)組5的五個(gè)輸入端，同時(shí)還引出同步信號(hào)送至控制電路1；所述的調(diào)壓機(jī)組5包括五組晶閘管開關(guān)，該調(diào)壓機(jī)組5的輸入電壓值由輸入高壓互感器10檢測并送至控制電路1，控制電路1根據(jù)所測數(shù)據(jù)控制調(diào)壓機(jī)組5中的一組晶閘管開關(guān)導(dǎo)通選擇一組最接近220V的輸出電壓，該輸出電壓送至濾波器8；所述濾波器8和電源輸出電路9相接；所述電源輸出電路9包括輸出電流互感器13、輸出電壓互感器14和漏電保護(hù)開關(guān)15，其中輸出電流互感器13、輸出電壓互感器14分別將輸出電流和輸出電壓信號(hào)送至控制電路1，漏電保護(hù)開關(guān)15連接于列車配電柜之間；當(dāng)輸入、輸出電壓過高或過低，輸入、輸出電流過大時(shí)控制電路1將采取相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)系統(tǒng)和用電設(shè)備的安全；所述主變壓器4的一個(gè)次邊輸出還連接至蓄電池充電電路6，所述控制電路1根據(jù)充電電流和充電電壓信號(hào)控制該蓄電池充電電路6對(duì)蓄電池7的恒壓、恒流充電；所述蓄電池7為控制電路1和液壓升弓裝置3提供工作電源。
本系統(tǒng)安放在6000mm×2440mm×2590mm的集裝箱箱體內(nèi)，為了安裝高壓電器，車頂頂部加焊了工字梁和頂板形成200mm的隔層，加上放置的平板車的高度1200mm，電源裝置總高度約為4560mm(受電弓位置)，符合我國電力機(jī)車、動(dòng)車組標(biāo)準(zhǔn)。箱體內(nèi)用隔斷分成安裝主變壓器的高壓室和安裝低壓電器低壓室兩部分，其中高壓室封閉，并設(shè)置了門安全聯(lián)鎖。
當(dāng)高壓室門打開狀態(tài)，門聯(lián)鎖電觸點(diǎn)切斷油泵電源和打開液壓閥門，制止升弓；如果升弓狀態(tài)，自行降弓；當(dāng)受電弓已在升弓狀態(tài)，升弓高壓危險(xiǎn)指示燈點(diǎn)亮，禁止開門。
25KV高壓電源通過車頂高壓穿墻套管，由高壓導(dǎo)線連接到高壓熔斷器，再連接到主變壓器和輸入電壓互感器，通過主變壓器原邊AX繞組的X端子，串入一個(gè)輸入電流互感器(15A/5A)，再連接車體車輛轉(zhuǎn)向架車輪、鋼軌接地。輸入電壓互感器(25KV/100V，40VA)與主變壓器共油箱，其二次繞組為100V信號(hào)，輸出到測量儀表和控制電路。其中高壓熔斷器(DIN規(guī)格20/36KV，6.3A，S209362)；輸入電壓互感器(25KV/100V，40VA)。
車內(nèi)低壓電器部分如晶閘管調(diào)壓開關(guān)機(jī)組(80KW、363A，220V，5級(jí)交流開關(guān))、受電弓油泵液壓控制、控制電源柜、蓄電池組和邏輯控制柜等安裝在一個(gè)柜體內(nèi)。尺寸為1200mm×600mm×1800mm。車內(nèi)還設(shè)置有8個(gè)排氣扇和照明燈及其控制開關(guān)。
晶閘管調(diào)壓開關(guān)機(jī)組，變壓器在輸入25KV時(shí)，變壓器二次繞組a1-a5x的額定空載電壓分別為278V，248V，224V，204V，192V；變壓器的短路抗值8.5％(中間值)；開關(guān)機(jī)組共分5個(gè)開關(guān)K1-K5，每個(gè)開關(guān)由正、反并聯(lián)的晶閘管組成(選取KP1200-14-5C 1200A/1400V，自冷散熱，對(duì)于負(fù)載輸出電流363A有足夠裕量的)。晶閘管調(diào)壓開關(guān)的基本原理由電壓19KV-30KV之間的不同數(shù)值時(shí)，通過邏輯控制單元，接通不同的交流開關(guān)K1-K5，保持輸出端在AC220V±10％范圍。
當(dāng)晶閘管元件擊穿時(shí)，由串聯(lián)快速熔斷器F1、F2、F3、F4和F5(AC380V/500A)構(gòu)成的短路保護(hù)電路進(jìn)行短路故障保護(hù)當(dāng)控制電路從輸出電流互感器檢測到電流大于規(guī)定值(約500A)時(shí)，封鎖全部晶閘管開關(guān)K1-K5進(jìn)行過載保護(hù)。用硅橡膠氧化鋅避雷器作為大氣過電壓保護(hù)主變壓器4的次邊二次繞組a5x-a1a3接2個(gè)由電阻(R)、電容(C)串聯(lián)構(gòu)成的RC過電壓保護(hù)網(wǎng)絡(luò)；其中C＝0.5MF/AC500V；R＝12Ω。
在晶閘管開關(guān)正常工作時(shí)，只允許一個(gè)開關(guān)投入(接通)，其余開關(guān)均處于封鎖狀態(tài)，避免變壓器二次繞組短路故障；當(dāng)檢測到電網(wǎng)電壓超過30KV和低于19KV時(shí)，發(fā)出超壓或欠壓信號(hào)，提示用戶注意網(wǎng)壓已經(jīng)達(dá)到臨界狀態(tài)；當(dāng)高于30.5KV時(shí)，保護(hù)裝置動(dòng)作，1秒鐘內(nèi)實(shí)行緊急降下升電弓而切斷電源；當(dāng)輸出負(fù)載電流過載達(dá)到額定值(363A)的1.4倍時(shí)(通過交流互感器500A/5A)，快速封鎖全部晶閘管開關(guān)(K1-K5)。當(dāng)發(fā)生重大故障時(shí)，封鎖全部晶閘管開關(guān)，并迅速緊急降弓。
裝置正常投入的順序是合控制電源開關(guān)，使控制裝置正常工作起來；裝置就能根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化正常運(yùn)行。
本電源系統(tǒng)是安置在平板車上的標(biāo)準(zhǔn)集裝箱內(nèi)，可在標(biāo)準(zhǔn)軌道上移動(dòng)電源(甲地遷移到乙地)；但通常只考慮是在固定停放地時(shí)投入使用的，移動(dòng)中不得使用。
權(quán)利要求
1.一種列車接觸網(wǎng)供電電源系統(tǒng)，其特征在于，它包括控制電路(1)、受電弓及車頂高壓裝置(2)、液壓升弓裝置(3)、主變壓器(4)、調(diào)壓機(jī)組(5)、蓄電池充電電路(6)、蓄電池(7)、濾波器(8)和電源輸出電路(9)，其中液壓升弓裝置(3)在控制電路(1)的控制下升降受電弓及車頂高壓裝置(2)的受電弓，接觸網(wǎng)上的高壓通過受電弓及車頂高壓裝置(2)引入至主變壓器(4)的原邊，該主變壓器(4)的次邊對(duì)應(yīng)輸出五路分別為278V、248V、224V、204V、192V電壓，以上五路電壓分別送到調(diào)壓機(jī)組(5)的五個(gè)輸入端，同時(shí)還引出同步信號(hào)送至控制電路(1)；所述的調(diào)壓機(jī)組(5)包括五組晶閘管開關(guān)，該調(diào)壓機(jī)組(5)的輸入電壓值由輸入高壓互感器(10)檢測并送至控制電路(1)，控制電路(1)根據(jù)所測數(shù)據(jù)控制調(diào)壓機(jī)組(5)中的一組晶閘管開關(guān)導(dǎo)通選擇一組最接近220V的輸出電壓，該輸出電壓送至濾波器(8)；所述濾波器(8)和電源輸出電路(9)相接；所述電源輸出電路(9)包括輸出電流互感器(13)、輸出電壓互感器(14)和漏電保護(hù)開關(guān)(15)，其中輸出電流互感器(13)、輸出電壓互感器(14)分別將輸出電流和輸出電壓信號(hào)送至控制電路(1)，漏電保護(hù)開關(guān)(15)連接于列車配電柜之間；當(dāng)輸入、輸出電壓過高或過低，輸入、輸出電流過大時(shí)控制電路(1)將采取相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)系統(tǒng)和用電設(shè)備的安全；所述主變壓器(4)的一個(gè)次邊輸出還連接至蓄電池充電電路(6)，所述控制電路(1)根據(jù)充電電流和充電電壓信號(hào)控制該蓄電池充電電路(6)對(duì)蓄電池(7)的恒壓、恒流充電；所述蓄電池(7)為控制電路(1)和液壓升弓裝置(3)提供工作電源。
2.如權(quán)利要求1的一種列車接觸網(wǎng)供電電源系統(tǒng)，其特征在于所述受電弓及車頂高壓裝置(2)與主變壓器(4)之間串聯(lián)有高壓熔斷器(12)。
3.如權(quán)利要求1的一種列車接觸網(wǎng)供電電源系統(tǒng)，其特征在于所述主變壓器(4)額定功率100KVA，額定輸入電壓25KV，50HZ，該主變壓器(4)次邊對(duì)應(yīng)輸出5路分別為278V、248V、224V、204V、192V電壓。
4.如權(quán)利要求1的一種列車接觸網(wǎng)供電電源系統(tǒng)，其特征在于所述調(diào)壓機(jī)組(5)的五組晶閘管開關(guān)，每組晶閘管開關(guān)由2個(gè)晶閘管反向并聯(lián)組成。
5.如權(quán)利要求1的一種列車接觸網(wǎng)供電電源系統(tǒng)，其特征在于所述濾波器(8)包括諧波電抗器以及分別由電抗器和電容組成的3次和5次諧波吸收電路，該濾波器(8)用于濾除接觸網(wǎng)中的3次、5次諧波。
6.如權(quán)利要求1的一種列車接觸網(wǎng)供電電源系統(tǒng)，其特征在于所述蓄電池充電電路(6)包括由兩個(gè)整流二極管和兩個(gè)晶閘管組成的單相半控橋、充電電壓傳感器、充電電流傳感器，蓄電池充電電路(6)的功能是將變化的交流輸入電壓轉(zhuǎn)變成可調(diào)的、穩(wěn)定的直流電壓給蓄電池(7)充電。
7.如權(quán)利要求1的一種列車接觸網(wǎng)供電電源系統(tǒng)，其特征在于所述控制電路(1)、液壓升弓裝置(3)、主變壓器(4)、調(diào)壓機(jī)組(5)、蓄電池充電電路(6)、蓄電池(7)、濾波器(8)和電源輸出電路(9)一起安放在6000mm×2440mm×2590mm的箱體內(nèi)，該箱體放置于平板車上，且其頂部加焊工字梁和頂板形成200mm的隔層。
8.如權(quán)利要求1或7的一種列車接觸網(wǎng)供電電源系統(tǒng)，其特征在于所述箱體內(nèi)用隔斷分成安裝主變壓器的高壓室和安裝低壓電器低壓室兩部分，其中高壓室封閉，并設(shè)置了門安全聯(lián)鎖。
9.如權(quán)利要求1的一種列車接觸網(wǎng)供電電源系統(tǒng)，其特征在于所述主變壓器(4)的次邊二次繞組分別接有電阻(R)、電容(C)串聯(lián)的過電壓保護(hù)網(wǎng)絡(luò)；其中C＝0.5MF/AC500V；R＝12Ω。
10.如權(quán)利要求1的一種列車接觸網(wǎng)供電電源系統(tǒng)，其特征在于所述受電弓及車頂高壓裝置(2)將25KV高壓電源通過車頂高壓穿墻套管，由高壓導(dǎo)線連接到高壓熔斷器(12)，再連接到主變壓器(4)和輸入電壓互感器(10)，通過主變壓器(4)的原邊繞組AX的X端子，串入一個(gè)輸入電流互感器(11)，再連接車體及車輛轉(zhuǎn)向架車輪、鋼軌接地；所述輸入電壓互感器(10)與主變壓器(4)共油箱，其二次繞組為100V信號(hào)，輸出到測量儀表和控制電路(1)。
全文摘要
列車接觸網(wǎng)供電電源系統(tǒng)，其液壓升弓裝置在控制電路的控制下升降受電弓及車頂高壓裝置的受電弓，接觸網(wǎng)上的高壓通過受電弓及車頂高壓裝置引入至主變壓器的原邊，該主變壓器的次邊對(duì)應(yīng)輸出五路分別為278V、248V、224V、204V、192V電壓，以上五路電壓分別送到調(diào)壓機(jī)組5的五個(gè)輸入端，控制電路控制調(diào)壓機(jī)組的五組晶閘管開關(guān)的一組導(dǎo)通，選擇一組最接近220V的輸出電壓送至濾波器，濾波器與電源輸出電路相連；主變壓器的一個(gè)次邊輸出還連接至蓄電池充電電路，控制電路根據(jù)充電電流和充電電壓信號(hào)控制該蓄電池充電電路對(duì)蓄電池充電；該系統(tǒng)在網(wǎng)壓存在大的變化時(shí)，輸出電壓仍然可以穩(wěn)定在額定值的±10％的范圍內(nèi)，具有壽命長、維修少、可靠的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J7/00GK1401517SQ0213963
公開日2003年3月12日 申請(qǐng)日期2002年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月20日
發(fā)明者馬世宏, 李春陽 申請(qǐng)人:株洲時(shí)代電子技術(shù)有限公司