一种接触网中性段融冰过程防熔断检测与中性段放电方法技术

本发明专利技术公开了一种接触网中性段融冰过程防熔断检测与中性段放电方法，具体为：列车运行状态监控预警模块通过传感器监测周边供电臂的列车行驶状态，在列车来临时做出预警，当无列车时，启动开关控制系统开始融冰；吊弦防熔断检测模块在融冰过程中，通过检测承力索和接触线电流差值获得吊弦电流的范围，确保融冰过程吊弦的安全；中性段接地放电装置在除冰后使用真空断路器将中性段接地放电。本发明专利技术有效的增加接触网除冰范围、确保融冰过程不会对接触网系统造成熔断危害和保障供电系统稳定性。触网系统造成熔断危害和保障供电系统稳定性。触网系统造成熔断危害和保障供电系统稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种接触网中性段融冰过程防熔断检测与中性段放电方法


[0001]本专利技术属于电气化轨道交通领域，具体涉及一种接触网除冰技术。

技术介绍

[0002]接触网是电气化铁路牵引网的重要组成部分，其悬挂在电气铁路线上，是与钢轨保持一定的距离的链型或单线型结构。由于长期暴露在户外，易受低温雨雪冰冻自然灾害的影响。近年来随着我国电气化铁路的快速增长，铁路线路延伸到各种气候的地区，在低温、高湿、高海拔地区，更容易发生接触网覆冰的情况，使得接触网硬点增加，不但增强了弓网电弧，而且容易加速受电弓滑板的磨耗，甚至引发刮弓等事故，造成供电中断，电力机车运行受阻，同时索网结构的机械荷载也会由于覆冰而增加，造成定位器、补偿装置的卡滞，从多方面影响电气列车的正常运行。
[0003]接触网覆冰主要是外部气象条件发生变化所产生的一种自然现象，是由温度、湿度、冷暖空气对流、环流等因素共同决定的一种物理现象。空气中的水分在零度或者零度以下时，附着在接触网的表面并冻结结冰，由此形成了接触网覆冰的现象。
[0004]由于接触线的特殊结构，接触线在覆冰过程中不容易发生扭转。根据现场的实际观测表明，和一般的输电线路覆冰相比，接触线在覆冰的情况下更容易形成冰棱。此外，接触网在覆冰的情况下，会增加设备承受的重量，使接触网悬挂的设备较平时承受了更大的垂直荷载，同时，由于在风力的作用下，接触网的水平荷载也增加，在覆冰严重的情况下荷载可能超过设计值，这会造成接触网断线甚至是支柱折断事故。
[0005]电力机车或动车组列车在覆冰的线路上运行时，会导致受电弓从接触线上取流不畅，严重时会产生很大的电弧，电弧可能会烧伤接触线和受电弓，甚至是造成接触线断线的严重故障，影响行车安全。除了威胁接触线外，产生的电弧还会严重烧伤受电弓的碳滑板。使得受电弓折损，致使列车停运。
[0006]目前的接触网基本技术方案采用人工手动除冰，该方法除冰效率低，工作环境恶劣，容易威胁工作人员的生命安全，此外，另一种方法是在接触网内部通较大的电流，使得接触网温度升高，融化接触网表面的覆冰，但是由于接触网的吊弦直径相对较细，电流在接触网内部分布不均，使得在电加热过程中很容易造成局部吊弦熔断，致使接触线脱离承力索，严重可导致接触线接地，导致供电系统短路。由于牵引供电系统中电分相的设置，中性段与接触网之间存在电绝缘，因此，在传统的电加热除冰方法中，接触网通电时中性段并没有电流通过加热中性段，列车在经过中性段时仍会受到覆冰刮弓的威胁。
[0007]变电所至相邻分区所之间的供电范围称为一个供电臂，每个变电所有左右两个供电臂(终端变电所除外)。正常运行时，一个供电臂的上下行接触网在首端(变电所)和末端(分区所)均是并联(上下行供电线引自所内同一母线)。工
[0008]工频交流单相电力牵引供电系统主要由牵引变电所和牵引网组成，牵引网实行单相供电，由馈电线、接触网、轨道电路及回流线等组成。为了使电能有效、可靠地供给电力机车、开闭所等。我国规定牵引网额定电压为25kV，额定频率为50Hz。牵引供电构成的回路是：
牵引变电所——接触网——电力机车——钢轨和大地——回流线——牵引变电所。
[0009]在单相交流电气化铁路系统中，电力机车是由单相电源供电的，为了平衡电力系统各相负荷，减少负序影响，各牵引变电所的电源要进行相序轮换接入电力系统，因此，要在两牵引变电所之间的接触网设置电分相装置。电分相一般设置在牵引变电所出口及供电臂末端，由接触网部分、车载装置、地面信号装置等组成。电分相形式有器件式和关节式(又称为空气间隙式)使得中性段与接触网之间电气隔离，目前一般采用锚段关节式电分相，这种电分相减少了接触网上的硬点，改善了弓网的受流特性。

技术实现思路

[0010]针对目前高铁上下行供电关系、接触网结构的特点以及接触网除冰方法存在的问题，为有效增加接触网除冰范围、确保融冰过程不会对接触网系统造成熔断危害和保障供电系统稳定性。本专利技术提供一种接触网中性段融冰过程防熔断检测与中性段放电方法。
[0011]本专利技术的一种接触网中性段融冰过程防熔断检测与中性段放电方法，采用的系统包括吊弦防熔断检测模块、中性段接地放电控制装置、中性段接触网短接装置、中性段放电装置、上下行短接装置、接触网电压投切装置、列车运行状态监控预警模块和开关控制系统。开关控制系统是融冰过程中切换电源、短路形成、保护电路和结束融冰的切换接地放电、切回原电源的总控制器。具体控制过程为：
[0012]列车运行状态监控预警模块通过传感器监测周边供电臂的列车行驶状态，在列车来临时做出预警，确保在无列车通过时安全融冰；当无列车时，启动开关控制系统开始融冰。
[0013]吊弦防熔断检测模块，接触网材料结构参数导致电流分布不均，而吊弦直径较细，容易在加热时发生熔断，为防止吊弦因受热熔断，在融冰过程中，通过检测承力索和接触线电流差值获得吊弦电流的范围，若突变超出检测临界值，将报警信号和突变信号传入开关控制系统，中止融冰，确保融冰过程吊弦的安全。
[0014]中性段接地放电控制装置，中性段无电区通有电流进行融冰后，为防止接触网在通电融冰后，由于中性段的电容效应使得接触网储存电能，导致融冰后列车通过中性段时发生接触网对列车放电，使用真空断路器将中性段接地放电。
[0015]接触网电压投切装置，在融冰过程中将供电由27.5kV切换至由牵引变电所提供的10kV，在中性段放电完毕后，再通过电压切换切回至27.5kV，使列车在融冰后正常运行。
[0016]正常工作情况下，分段绝缘器两端通过高压隔离开关和电连接处与等电位，当断开隔离开关的时，分段绝缘器一端的接触网处于25kV高压状态，另一端接触网处于无电状态且接地，为提供一个无电区，分段绝缘器两导流板间的空气问隙和绝缘元件承受接触网对地电压。当正常工作时无法使用电流产热将其融冰，在切换27.5kV至10kV后，切换开关将接触网和中性段形成闭合电路，使中性段有电流通过从而能够进行融冰工作，而电路会失去正常的载流路径，导致负载周围发生短接接触线
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中性段短接断路器可保护电路，防止事故产生，保证融冰过程安全运行。
[0017]融冰过程具体为：当无列车时，启动开关控制系统，控制上下行短接装置将上下行接触线短接闭合，再将中性段接触网短接装置闭合，使得上行接触网馈线接变电站10kV高压母线，下行接触网馈线接变电站10kV接地母线，随后将变电站10kV断路器闭合，使得中性
段整体形成回路，进行融冰工作；在融冰结束之后，通过中性段放电装置，将在融冰过程中中性段由于电容效应累积的电能释放，防止列车经过时出现危险；当中性段重新回到不带电的状态后，通过上下行短接装置，中性段接触网短接装置和中性段放电装置使得整体恢复到列车正常行驶时的工作状态，为27.5kV供电。
[0018]本专利技术的有益技术效果为：
[0019]1、本专利技术考虑了接触网加热融冰过程中可能造成吊弦熔断的事故，提出了依据接触线和承力索电流差值计算的防熔断检测装置。在传统的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种接触网中性段融冰过程防熔断检测与中性段放电方法，其特征在于，采用的系统包括吊弦防熔断检测模块(24)、中性段接地放电控制装置(25)、中性段接触网短接装置(27)、中性段放电装置(28)、上下行短接装置(29)、接触网电压投切装置(30)、列车运行状态监控预警模块(31)和开关控制系统(32)；开关控制系统(32)是融冰过程中切换电源、短路形成、保护电路和结束融冰的切换接地放电、切回原电源的总控制器；具体控制过程为：列车运行状态监控预警模块(31)通过传感器监测周边供电臂的列车行驶状态，在列车来临时做出预警，确保在无列车通过时安全融冰；当无列车时，启动开关控制系统(32)开始融冰；吊弦防熔断检测模块(24)在融冰过程中，通过检测承力索和接触线电流差值获得吊弦电流的范围，若突变超出检测临界值，将报警信号和突变信号传入开关控制系统(32)，中止融冰，确保融冰过程吊弦的安全；中性段接地放电控制装置(25)，中性段无电区通有电流进行融冰后，为防止接触网在通电融冰后，由于中性段的电容效应使得接触网储存电能，...

【专利技术属性】
技术研发人员：于涵，陈思言，肖嵩，王梓靖，曹野，张予慧，张兴卫，吴广宁，郭裕钧，张血琴，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：