[發明專利]一種電力牽引機車操作過電壓抑制控制系統及方法

有效

• 申請號: 201911282074.8
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN110920470B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 肖嵩;張燦;吳京馳;羅遠培;饒陽;李宇星;桂志遠;孟舉;李玉航;吳廣寧;高國強;楊雁;高波;曹保江;李春茂
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B60M5/02
• 分類號: B60M5/02
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 劉凱

本發明公開一種電力牽引機車操作過電壓抑制控制系統及方法，系統包括串聯在受電弓與斷路器之間的升降弓過電壓抑制器，串聯在斷路器與主變壓器之間斷路器操作過電壓抑制器，以及串聯在車廂底轉向架和接地碳刷之間接地電纜中的新型保護接地裝置；行斷路器動作時，斷路器操作過電壓抑制器中電感器接入電路，列車保護接地系統經過接地電纜直接接地，車體電阻承擔電路中的大多數過電壓，減小了車體升弓浪涌過電壓；并且剩余過電壓經過新型保護接地裝置中的接地電纜釋放，車體過電壓大大減少。本發明在升降弓、過分相、以及短路故障等過程中由于受電弓和至斷路器動作產生的過電壓，避免由操作過電壓導致的弱電信號設備損壞、絕緣擊穿。

技術領域

本發明涉及技術領域，具體為一種電力牽引機車操作過電壓抑制控制系統及方法。

背景技術

我國的電力牽引機車在運營過程中高壓系統容易受到各種操作過電壓的威脅，如升、降弓過程產生的浪涌過電壓；動車組過分相時操作斷路器產生的過電壓；短路故障等過程中操作斷路器產生的過電壓等多種情況。以上工況產生的車體浪涌過電壓會影響車載弱電信號設備，引起設備的邏輯紊亂，加速絕緣老化，甚至導致絕緣擊穿，導致車載傳感器或控制設備無法正常工作。此外，還有可能破壞車體與軸箱間的軸承絕緣，進而引起軸承電蝕，影響動車組的安全運行。同時在沖擊過電壓作用下，車體瞬態電勢的提升可能會對車內人員的人身安全帶來威脅。

在受電弓升弓和接觸線接觸受流的過程中，在受電弓滑板與接觸線觸碰瞬間，弓網空氣間隙被擊穿，線路接通，牽引變電所通過接觸網和受電弓給車頂電氣設備供電。此時，接觸網通過受電弓與接觸網的電接觸給電纜寄生電容充電，產生諧振，使列車的高壓系統產生暫態過電壓。在受電弓降弓過程中，接觸網和受電弓分離，車體等效電感存儲的電磁能量給高壓電纜等效電容、受電弓對地等效電容充電，由于等效電容很小，電壓上升很快，導致車體產生浪涌過電壓。

目前自動過電分相裝置的基本技術方案是在控制裝置的作用下自動進行主電路的換相開合操作，雖然克服了手動切換方式的不足，但也帶來了一些新的問題，特別是在機車開合分相開關或主斷路器時產生的過電流和過電壓。機車在通過中性段時，在數秒時間內要經歷一個從有電到無電再到有電的過程，操作過程中，都會引起機車供電系統的浪涌過電壓。

以上工況產生的車體浪涌過電壓會影響車載弱電信號設備，引起設備的邏輯紊亂甚至絕緣擊穿，加速絕緣老化甚至導致絕緣擊穿，導致車載傳感器或控制設備無法正常工作。此外，還有可能破壞車體與軸箱間的軸承絕緣，進而引起軸承電蝕，影響動車組的安全運行。同時在沖擊過電壓作用下，車體瞬態電勢的提升可能會對車內人員的人身安全帶來威脅。

目前，動車組工作接地系統通過接地碳刷直接接地，保護接地系統在車體與接地碳刷之間加入了隔離電阻，即接地電阻器，車體通過接地電阻器接地。一般地，保護接地系統里的接地電阻器安裝在車體和軸端之間，串聯在車廂底至軸端的接地電纜中，用來增加車體回路的阻抗，抑制車體環流。但其缺陷在于當發生雷擊跳閘、過電壓沖擊時，避雷器或接地開關閉合，瞬態沖擊電流會加載在接地電阻上，造成車體電壓瞬間提升，會阻礙過電壓的泄放，造成車體瞬態電壓提升。由于車體是弱電信號的公共參考地，該沖擊電壓造成的反擊有可能損壞車載控制、通信等弱電設備。而有些列車采用保護接地系統通過接地碳刷直接接地，由于接地碳刷接觸電阻較小，因此可以有效的降低車體電壓。但由于鋼軌回路與車體回路電阻的差異，這種接地方式會使得工作接地的電流容易通過保護接地反竄到車體，造成車體局部發熱、局部環流，而且當電流流入軸承時，會造成軸溫異常，引起軸承電燭。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種電力牽引機車操作過電壓抑制控制系統及方法，能夠抑制現有軌道交通領域中，在升降弓、過分相、以及短路故障等過程中由于受電弓和至斷路器動作產生的過電壓，避免由操作過電壓導致的弱電信號設備損壞、絕緣擊穿、以及列車車體瞬態電勢的提升對車內人員的人身安全帶來巨大威脅等問題的發生。技術方案如下：