一种利用碳化硅纤维索消除过分相过电压的设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种利用碳化硅纤维索消除过分相过电压的设备。接触网中性段采用铜合金导线，小距离的静电感应使中性导线和供电臂接触网间存在分布电容，分布电容间储存有电磁能量，机车出入电分相时会出现电磁振荡过电压。本实用新型专利技术在供电臂接触网上依次设置八个支柱，左供电臂接触网位于第四支柱处的导线端与第五支柱连接，右供电臂接触网位于第五支柱处的导线端与第四支柱连接；第一支柱和第八支柱之间设置碳化硅纤维索中性线；左供电臂接触网和右供电臂接触网上均设置绝缘子。本实用新型专利技术对于解决目前电气化铁路普遍存在的电力机车过关节式电分相时产生的过电压烧伤接触导线、引起牵引变电所跳闸问题、保证牵引供电系统安全可靠运行具有很强的实用价值。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电气化铁路牵引供电系统
，具体涉及一种利用碳化硅纤维索消除过分相过电压的设备。
技术介绍
在接触网中，为了限制或者缩小接触网断线、倒杆等事故的影响范围；减小单相牵引负荷在电力系统中引起的负序电流，减轻电气化铁路牵引供电系统对电力系统的负序影响；同时，也为了方便接触网的架设和施工，电气化铁路供电系统采取了分段取流、换相连接的方式。接触网的机械分段称为锚段，相邻两个锚段的衔接区域(重叠部分)称为锚段关 节。锚段关节式电分相是利用2个绝缘锚段关节的空气绝缘间隙来达到电分相的目的，由于其有利于改善弓网受流质量，在电气化铁路中被大量采用。电力机车在通过锚段关节式电分相的过程中，电力机车主要经过由有电到无电，再由无电到有电的两个过渡过程。在正常情况下，锚段关节式电分相的中性段不带电。但在实际运营中发现，电力机车在通过锚段关节式电分相上述两个过渡过程中，均多次发生了过电压现象。电力机车过关节式电分相产生的过电压不仅会直接造成接触网烧伤断线，中断供电和运输；而且频繁引起车顶保护间隙放电，导致牵引变电所跳闸；直接威胁接触网和牵引变电所的安全运行。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种能够适应受电弓的冲击和磨耗、受电弓接触引起的振动、环境温差变化及环境腐蚀的利用碳化硅纤维索消除过分相过电压的设备。本技术所采用的技术方案是一种利用碳化硅纤维索消除过分相过电压的设备，设置有供电臂接触网，其特征在于左供电臂接触网上从左到右依次设置有第一支柱、第二支柱、第三支柱和第四支柱；右供电臂接触网上从左到右依次设置有第五支柱、第六支柱、第七支柱和第八支柱；左供电臂接触网位于第四支柱处的导线端与第五支柱连接，右供电臂接触网位于第五支柱处的导线端与第四支柱连接；第一支柱和第八支柱之间设置中性线；左供电臂接触网和右供电臂接触网上均设置有绝缘子；第三支柱和第四支柱之间的供电臂接触网与第五支柱和第六支柱之间的供电臂接触网之间连接设置有联络开关。所述的中性线为碳化硅纤维索。本技术具有以下优点(I)本技术对于解决目前电气化铁路普遍存在的电力机车过关节式电分相时产生的过电压烧伤接触导线、引起牵引变电所跳闸问题、保证牵引供电系统安全可靠运行具有很强的实用价值。(2)中性线采用的是高强高阻碳化硅纤维索，将碳化硅纤维索的每米电阻控制在2. 75X IO4欧姆，高阻抗的碳化硅纤维索上不存在感应电压，泄漏到终端支柱的电流小于50mA，不会对人体产生器质性损伤，因此可以取消中性线和终I支柱、终2支柱间的绝缘子，降低了安装费用。附图说明图I是中性段采用高强高阻碳化硅纤维复合材料索的七跨锚段关节式电分相结构平面图。图2是电力机车通过中性线采用铜合金导线的关节式电分相的过电压仿真波形。·图3是电力机车通过中性线采用高强高阻碳化硅纤维复合材料索的关节式电分相的过电压仿真波形。图中，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-第一绝缘子，J2-第二绝缘子，Xl-左供电臂接触网，X2-右供电臂接触网，X3-中性线，Gl-联络开关。具体实施方式下面结合具体实施方式对本技术进行详细的说明。接触网中性段一般采用的是和接触网供电臂一样的铜合金导线。关节式电分相的中性导线，一方面与左右相邻的接触网导线之间的距离仅为400 500 mm，小距离的静电感应使中性导线上存在感应电压(测试表明中性导线的感应电压高达10 kV 15 kV );另外一方面中性导线对钢轨高度大约为6 m左右，由于它是悬空的独立金属导线，因此，它对地存在电容，储存有电磁能量，当电力机车进入和驶出分相时都会强制对电容进行充、放电，从而出现电磁振荡过电压。图2是电力机车通过中性线采用铜合金导线的关节式电分相时，中性段上的过电压仿真波形。图2中显示出电力机车进入和离开关节式电分相时，都发生了过电压，过电压幅值达到了 109. 2kV，超过了 SS7型电力机车的车顶放电间隙约90kV的击穿放电电压，将会引起牵引变电所跳闸，甚者烧伤接触网导线。因为电力机车通过关节式电分相产生的过电压与接触网供电臂末端和中性线平行段之间的等值电容、以及中性线对地等值电容有关，所以可以采取措施，通过消除等值电容避免电力机车过分相时产生过电压。碳化硅纤维具有高强度、高模量、耐化学侵蚀性良好、耐高温和抗氧化(在1200°C下其拉伸强度和弹性模量均无明显的下降)、介电常数小、损耗低等优异的性能，而且尺寸稳定性好、不吸潮、不老化、优良的抗疲劳和抗蠕变性的优点，本技术采用高强高阻碳化硅纤维索代替原来的铜合金线对接触网的电分相进行连接，由于碳化硅纤维材料的体电阻可达到IO6欧姆以上，绝缘的碳化硅纤维上不存在感应电压，可以彻底消除接触网供电臂末端与中性线平行段之间存在等值电容，消除中性线对地也存在等值电容，避免电力机车通过电分相时产生过电压。本技术正是充分利用碳化硅纤维高强度、高阻抗、能够适应受电弓的冲击和磨耗、受电弓接触引起的振动、环境温差变化、环境腐蚀的特点，采用高强高阻碳化硅纤维索代替原来的铜合金线对接触网的电分相进行连接，避免电力机车通过电分相时产生过电压，避免过电压造成接触网烧伤断线、牵引变电所跳闸、中断铁路运输。同时，可减小关节式电分相无电区长度，降低电力机车通过无电区的速度损耗。本技术所涉及的利用碳化硅纤维索消除过分相过电压的设备，设置有供电臂接触网，其中，左供电臂接触网Xl上从左到右依次设置有第一支柱Z1、第二支柱Z2、第三支柱Z3和第四支柱Z4，右供电臂接触网X2上从左到右依次设置有第五支柱Z5、第六支柱Z6、第七支柱Z7和第八支柱Z8 ;左供电臂接触网Xl位于第四支柱TA处的导线端与第五支柱Z5连接，右供电臂接触网X2位于第五支柱Z5处的导线端与第四支柱TA连接；第一支柱Zl和第八支柱Z8之间设置中性线X3，中性线X3为碳化硅纤维索；左供电臂接触网Xl和右供电臂接触网X2上均设置有绝缘子；第三支柱Z3和第四支柱TA之间的供电臂接触网与第五支柱Z5和第六支柱Z6之间的供电臂接触网之间连接设置有联络开关G1。由于中性线X3采用的碳化硅纤维索为高阻抗材料，需要另设导线将两个供电臂连接，以便实现故障时的越区供电功能。由于本技术采用高强高阻碳化硅纤维索代替原来的铜合金线对 接触网的电分相进行连接，彻底消除了接触网供电臂末端与中性线平行段之间存在等值电容，消除了中性线对地也存在等值电容，从而避免了电力机车通过电分相时产生过电压；且减少了绝缘子和联络开关设置的数量，简化了设备的结构。图2是电力机车通过中性线采用铜合金导线的关节式电分相时，中性段上的过电压仿真波形。图2中显示出电力机车进入和离开关节式电分相时，都发生了过电压，过电压幅值达到了 109. 2kV，超过了 3$型电力机车的车顶放电间隙约90kV的击穿放电电压，将会引起牵引变电所跳闸，甚者烧伤接触网导线。图3是电力机车通过高强高阻碳化硅纤维索的关节式电分相电压仿真波形。从图3可以看出，接触网冲击电压峰值仅为48. 8kV，和中性段采用铜合金相比，过电压幅值下降了一半以上，不会影响接触网、电力机车、牵引变电所的安全运行。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用碳化硅纤维索消除过分相过电压的设备，设置有供电臂接触网，其特征在于：左供电臂接触网（X1）上从左到右依次设置有第一支柱（Z1）、第二支柱（Z2）、第三支柱（Z3）和第四支柱（Z4）；右供电臂接触网（X2）上从左到右依次设置有第五支柱（Z5）、第六支柱（Z6）、第七支柱（Z7）和第八支柱（Z8）；左供电臂接触网（X1）位于第四支柱（Z4）处的导线端与第五支柱（Z5）连接，右供电臂接触网（X2）位于第五支柱（Z5）处的导线端与第四支柱（Z4）连接；第一支柱（Z1）和第八支柱（Z8）之间设置中性线（X3）；左供电臂接触网（X1）和右供电臂接触网（X2）上均设置有绝缘子；第三支柱（Z3）和第四支柱（Z4）之间的供电臂接触网与第五支柱（Z5）和第六支柱（Z6）之间的供电臂接触网之间连接设置有联络开关（G1）。

【技术特征摘要】
1.ー种利用碳化硅纤维索消除过分相过电压的设备，设置有供电臂接触网，其特征在于: 左供电臂接触网(Xl)上从左到右依次设置有第一支柱(Z1)、第二支柱(Z2)、第三支柱(Z3)和第四支柱(Z4)； 右供电臂接触网(X2)上从左到右依次设置有第五支柱(Z5)、第六支柱(Z6)、第七支柱(Z7)和第八支柱(Z8)； 左供电臂接触网(Xl)位于第四支柱(Z4)处的导线端与第五支柱(Z5)连接，右供电臂接触网(X2)位于第五支柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫衍圣，曹建设，李晋，田志军，黄文勋，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：