[發明專利]一種分區所用地面自動過分相裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201711228261.9
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN109835213B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 呂順凱;胡家喜;張志學;邱文俊;周方圓;曹洋;吳明水;仇樂兵;周靖;王智成;龔芬;胡前;劉永麗;楊磊;寧佐友
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: B60M3/04
• 分類號: B60M3/04
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清;胡君

本發明公開一種分區所用地面自動過分相裝置及控制方法，該裝置包括控制單元以及分別與控制單元連接的檢測單元、兩個晶閘管閥組單元，兩個晶閘管閥組單元分設在中性區與兩側變電所供電臂之間，每個晶閘管閥組單元包括兩個反并聯連接的晶閘管閥，每個晶閘管閥與控制單元連接，當列車過分相時，檢測單元檢測網壓信號、兩個晶閘管閥組單元的電流信號，發送給控制單元，由控制單元分別產生控制信號發送給各晶閘管閥以控制通斷；該方法為上述裝置的控制方法。本發明控制實現簡單、控制精度及安全可靠性高、過分相時斷電時間短，且能夠避免分區所雙邊電源之間潮流環流。

技術領域

本發明涉及電氣化鐵路牽引供電系統中過分相技術領域，尤其涉及一種分區所用地面自動過分相裝置及其控制方法。

背景技術

如圖1所示，電氣化鐵路牽引供電系統是采用27.5kV單相供電方式，牽引變電所將電力系統提供的110kV或220kV三相電轉換成27.5kV的單相交流電給牽引供電網，但是單相供電容易在電網中產生負序電流，而負序電流對電網中的設備、輸電線路、繼電保護等會產生很大影響；為平衡電力系統的A、B、C三相電流，牽引變電所對接觸網實行換相輪流供電方式，接觸網各相間采用絕緣物分割，以防止相間短路及供電電源之間環流，即為“電分相”，因此在變電所出口處及兩牽引變電所之間（供電臂末端）的分區所必須設置電分相裝置。

在交流電氣化鐵路上，一般每隔50～60km即會設置一個分區所而存在一個電分相區，分區所的引入的兩路電源分別由左右兩邊的變電所提供；按照相序循環輪換的原則，雙邊電源相位通?；鞠嗤蛳辔徊詈苄。ㄐ∮?°），為了避免變電所之間的環流，在物理結構上，由錨段式關節構成電分相區（中性區）隔開，不直接連通，因而電力機車或動車組等從接觸網取電行駛時，存在如何過電分相的問題。

實現列車自動過分相無需人工干預，可以防止司機手動誤操作而帶電闖分相引起拉弧造成接觸網損毀事故，現有技術中通常是采用車載斷電自動過分相或者地面轉換自動過分相兩種方式，其中車載斷電自動過分相方式斷電區較長，存在列車降牽引、速度損失大、存在過電壓沖擊等缺點，已無法滿足高速鐵路和重載鐵路的沿求；地面轉換自動過分相是通過地面開關切換給中性段供電，中性段無電時間短且列車無速度損失，同時車上主斷路器不動作，減小了開斷次數，可延長主斷路器的使用壽命。

目前地面轉換自動過分相通常是以智能選相真空斷路器類機械開關為核心器件的機械式方式，基于該類機械式方式實現地面轉換自動過分相則存在以下問題：

1）不能精確的控制分、合閘相位，控制通常只能精確到士0.5ms（50Hz交流電的4.5°），且要達到該指標的控制非常復雜。

2）機械開關的切換時間長，使得中性段無電時間長，通常在130ms以上。

3）真空斷路器存在過電壓和過電流沖擊，過電壓通常在70kV以上，因而會加速車上高壓電氣設備主絕緣加速老化，過電流沖擊也易引起機車跳閘，同時機械開關壽命低，通常在6萬次以下，需要定期檢修維護和更換，因而后期的運營維護成本高。

4）由于較高過電壓和過電流存在，以及中性段無電時間較長，還需要修改電力機車的控制系統，如修改電力機車的控制軟件和保護整定值。

中國專利申請CN105799553A公開一種電子式地面自動過分相裝置，使用晶閘管作為核心器件實現電力電子式地面轉換自動過分相，可以減少過電壓和過電流沖擊的效果，提高車上高壓電氣設備的使用壽命，但是該方案中兩相供電臂與中性段之間的兩個電子式開關閥組單元直接與中央控制器單元連接，中央控制器單元對兩個電子式開關閥組單元進行獨立控制，每個電子式開關閥組單元中兩個晶閘管作為一個整體進行開斷控制，即兩個晶閘管同時控制導通或同時關斷，極易導致誤操作而發生誤導通，可靠性不高，且由于牽引供電系統分區所兩側的牽引變壓器之間會存在相角誤差，雙邊負荷的功率及功率因數也存在差異，則牽引供電系統分區所兩邊的電源電壓會存在較大的差異，因而當兩側的電子式開關閥組單元同時導通時，雙邊電源連接則會產生潮流環流，導致分區所過流誤保護誤動作，影響列車過分相的安全性。