[发明专利]接触网消弧控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及到一种供电设备装置，尤其涉及到一种主要用于铁路接触网的接触网消弧控制装置。

背景技术

接触网是一种特殊的供电设备.由于其结构和使用条件的特殊性，其故障也多种多样。在铁路电气化接触网设备的各类故障中，电气拉弧烧伤故障因其事前难以发现而危害性又大，已越来越引起供电运营部门的重视。在电气化铁道中，接触网设备是在力与电的双重作用下工作的，所以机械故障和电气拉弧烧伤故障构成了接触网故障的主体。在接触网运行了多年、电气化铁路提速和牵引运能不断增涨的情况下，接触网的电气拉弧烧伤现象引起的跳闸、主变故障以及接触网烧伤等问题已越来越突出；而且电气拉弧烧伤问题在事前又不易于发现和从根本上得以解决，危害性很大。到目前为止在国内外也没有一种可行的产品从根本上解决上述疑难问题；从而严重制约着现有电气化铁路网的快速发展。因此，在预防和防治接触网设备发生电气拉弧烧伤故障已成为供电运营单位为确保供电安全的一个重要任务。

1、目前技术状况

铁路接触网为满足供电、机械方面的分段要求，将接触网分成若干一定长度且相互独立的分段，每一分段叫锚段。两个相邻锚段衔接部分称为锚段关节。原有的铁路接触网电分相采用器件式连接，属于接触网硬点环节，所谓接触网硬点，就是由于接触悬挂或接触线上的某些部分，如在跨距两端的定位点处弹性变差或有附加重量时，在机车受电弓高速运行通过的情况下，这些部分都会出现不正常的升高(或降低)，甚至出现撞弓、碰弓现象，形成这种现象的本征状态即为硬点。接触网硬点犹如“拦路虎”，是一种有威胁的物理现象，它会破坏弓网间的正常接触和受流，加快导线和受电弓滑板的异常磨耗和撞击性损害，常在这些部位造成火花或拉弧，从而损伤接触线和受电弓。接触线硬点的发生，也会影响到牵引电机的正常取流，在拉弧的暂态过程中对牵引电机造成严重的伤害，同时，还会影响机车的牵引质量。

目前也有部分消弧分相器辅助完成分闸卸载功能，但对机车运行来说分闸卸载时刻往往迟后，在整个回来中对受电弓与接触网的拉弧问题只是防御性的，卸载控制时间段带有随机性和盲目性，从根本上无法满足现有铁路运输大提速的技术要求，从消弧控制方面来说，机车受电弓与接触网仍然属于硬性分离和搭接过程，应有的问题还是得不到解决。

在接触网改造中，为了满足铁路大提速的要求，将接触网电分相原有采用的器件式连接改进为目前的锚段关节式，锚段关节式消除了接触网的滑行摩擦硬点，满足了机车提速的要求；但在消除电弧技术方面仍然没有实质性的进展，电力机车通过时仍然发生与接触网拉弧跳闸、烧伤等故障现象；同样严重威胁着供电和行车的安全。这一问题仍然无法得以解决。

2、现场问题分析情况概述：

电力机车在行使位置接触到前引线两端属同相而不同馈线供电的绝缘锚段关节、分段绝缘器，因供电臂的阻抗不同而形成电压差，

在图1中：ab、cd、ef、gh为电分断器；xy为相间主绝缘；Q1、Q2点为机车经过产生拉弧点。

当电力机车通过受电弓短接两供电臂瞬间，在短接点处产生电弧，造成设备的烧伤和跳闸，从而影响机车的牵引质量和铁路安全运营。如上图中分析，x-y段为中性绝缘滑道，2、3为两个分段绝缘器。假使机车由左向右行驶，由A相驶出，依次经过ab、cd、xy、ef、gh等各区段，进入B相。当机车行驶到1-2的位置时，属于机车受电弓逐渐脱离带电去进入中性无电区。当机车驶过2区域内的Q1点处是有电区和无电区的接合点，是机车受电弓电压差转换点，造成拉弧现象；同样机车过了3以后，在3区域内的Q2点处是无电区和有电区的接合点；也是机车受电弓电压差转换点，产生拉弧；机车受电弓经过4以后，由B相供电。机车反方面行驶，同理，依次由B相过渡到A相，故障产生原因与上述相同。

通过上述故障原因分析，受电弓与接触网有电区或无电区在接触和分离时产生放电拉弧不具备灭弧能力，为了实现受电弓与接触网的真正灭弧能力，只有通过其他设备辅助完成消弧或灭弧功能；大量试验证明通过在燃弧点附近串并联有消弧功能的电器设备从根本上无法完全满足消除弧光引起的跳闸和烧伤现象。在燃弧点附近串并联有消弧功能的电器设备只能消弱电弧光对运行的影响，受电弓与接触网间属于高电压大电流受电现象，产生拉弧故障原因复杂多变；采用预防性的串并联消弧设备解决问题比较表面。

牵引供电跳闸是牵引供电设备运行状态不良的直接体现。接触网拉弧、设备隐患、故障或外界原因造成的跳闸，直接威胁着牵引供电设备的安全运行。尤其以接触网拉弧引起跳闸事故和烧伤事故最为频繁；所以从根本上解决接触网拉弧现象；防止牵引供电跳闸，对提高铁路运输效率、保障铁路运输的安全畅通都具有重要意义。