專利名稱：利用碳化硅纖維索消除過分相過電壓的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種利用碳化硅纖維索消除過分相過電壓的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在接觸網(wǎng)中，為了限制或者縮小接觸網(wǎng)斷線、倒桿等事故的影響范圍；減小單相牽引負(fù)荷在電カ系統(tǒng)中引起的負(fù)序電流，減輕電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)對電カ系統(tǒng)的負(fù)序影響；同時(shí)，也為了方便接觸網(wǎng)的架設(shè)和施工，電氣化鉄路供電系統(tǒng)采取了分段取流、換相連
接的方式。接觸網(wǎng)的機(jī)械分段稱為錨段，相鄰兩個(gè)錨段的銜接區(qū)域(重疊部分)稱為錨段關(guān)節(jié)。錨段關(guān)節(jié)式電分相是利用2個(gè)絕緣錨段關(guān)節(jié)的空氣絕緣間隙來達(dá)到電分相的目的，由于其有利于改善弓網(wǎng)受流質(zhì)量，在電氣化鉄路中被大量采用。電カ機(jī)車在通過錨段關(guān)節(jié)式電分相的過程中，電カ機(jī)車主要經(jīng)過由有電到無電，再由無電到有電的兩個(gè)過渡過程。在正常情況下，錨段關(guān)節(jié)式電分相的中性段不帶電。但在實(shí)際運(yùn)營中發(fā)現(xiàn)，電カ機(jī)車在通過錨段關(guān)節(jié)式電分相上述兩個(gè)過渡過程中，均多次發(fā)生了過電壓現(xiàn)象。電カ機(jī)車過關(guān)節(jié)式電分相產(chǎn)生的過電壓不僅會(huì)直接造成接觸網(wǎng)燒傷斷線，中斷供電和運(yùn)輸；而且頻繁引起車頂保護(hù)間隙放電，導(dǎo)致牽引變電所跳閘；直接威脅接觸網(wǎng)和牽引變電所的安全運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠適應(yīng)受電弓的沖擊和磨耗、受電弓接觸引起的振動(dòng)、環(huán)境溫差變化及環(huán)境腐蝕的利用碳化硅纖維索消除過分相過電壓的設(shè)備。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
利用碳化硅纖維索消除過分相過電壓的設(shè)備，設(shè)置有供電臂接觸網(wǎng)，其特征在干
左供電臂接觸網(wǎng)上從左到右依次設(shè)置有支柱Zf Z4，右供電臂接觸網(wǎng)上從左到右依次設(shè)置有支柱Z5 Z8 ；
左供電臂接觸網(wǎng)位于支柱Z4處的導(dǎo)線端與支柱Z5連接，右供電臂接觸網(wǎng)位于支柱Z5處的導(dǎo)線端與支柱Z4連接；
支柱Zl和支柱Z8之間設(shè)置中性線；
左供電臂接觸網(wǎng)和右供電臂接觸網(wǎng)上均設(shè)置有絕緣子；
支柱Z3和支柱TA之間的供電臂接觸網(wǎng)與支柱Z5和支柱Z6之間的供電臂接觸網(wǎng)之間連接設(shè)置有聯(lián)絡(luò)開關(guān)。所述的中性線為碳化硅纖維索。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
(I)本發(fā)明對于解決目前電氣化鉄路普遍存在的電カ機(jī)車過關(guān)節(jié)式電分相時(shí)產(chǎn)生的過電壓燒傷接觸導(dǎo)線、引起牽引變電所跳閘問題、保證牽引供電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
(2)中性線采用的是高強(qiáng)高阻碳化硅纖維索，將碳化硅纖維索的每米電阻控制在
2.75 X IO4歐姆，高阻抗的碳化硅纖維索上不存在感應(yīng)電壓，泄漏到終端支柱的電流小于50mA，不會(huì)對人體產(chǎn)生器質(zhì)性損傷，因此可以取消中性線和終I支柱、終2支柱間的絕緣子，降低了安裝費(fèi)用。


圖I是中性段采用高強(qiáng)高阻碳化硅纖維復(fù)合材料索的七跨錨段關(guān)節(jié)式電分相結(jié)構(gòu)平面圖。圖2是電カ機(jī)車通過中性線采用銅合金導(dǎo)線的關(guān)節(jié)式電分相的過電壓仿真波形。
圖3是電カ機(jī)車通過中性線采用高強(qiáng)高阻碳化硅纖維復(fù)合材料索的關(guān)節(jié)式電分相的過電壓仿真波形。圖中，ZfZ8_支柱，J1 J2-絕緣子，Xl-左供電臂接觸網(wǎng)，X2-右供電臂接觸網(wǎng)，X3-中性線，Gl-聯(lián)絡(luò)開關(guān)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。接觸網(wǎng)中性段一般采用的是和接觸網(wǎng)供電臂ー樣的銅合金導(dǎo)線。關(guān)節(jié)式電分相的中性導(dǎo)線，一方面與左右相鄰的接觸網(wǎng)導(dǎo)線之間的距離僅為400 500 mm，小距離的靜電感應(yīng)使中性導(dǎo)線上存在感應(yīng)電壓(測試表明中性導(dǎo)線的感應(yīng)電壓高達(dá)10 kV 15 kV );另外一方面中性導(dǎo)線對鋼軌高度大約為6 m左右，由于它是懸空的獨(dú)立金屬導(dǎo)線，因此，它對地存在電容，儲(chǔ)存有電磁能量，當(dāng)電カ機(jī)車進(jìn)入和駛出分相時(shí)都會(huì)強(qiáng)制對電容進(jìn)行充、放電，從而出現(xiàn)電磁振蕩過電壓。圖2是電カ機(jī)車通過中性線采用銅合金導(dǎo)線的關(guān)節(jié)式電分相吋，中性段上的過電壓仿真波形。圖2中顯示出電カ機(jī)車進(jìn)入和離開關(guān)節(jié)式電分相時(shí)，都發(fā)生了過電壓，過電壓幅值達(dá)到了 109. 2kV，超過了 SS7型電カ機(jī)車的車頂放電間隙約90kV的擊穿放電電壓，將會(huì)引起牽引變電所跳閘，甚者燒傷接觸網(wǎng)導(dǎo)線。因?yàn)殡姤珯C(jī)車通過關(guān)節(jié)式電分相產(chǎn)生的過電壓與接觸網(wǎng)供電臂末端和中性線平行段之間的等值電容、以及中性線對地等值電容有關(guān)，所以可以采取措施，通過消除等值電容避免電カ機(jī)車過分相時(shí)產(chǎn)生過電壓。碳化硅纖維具有高強(qiáng)度、高模量、耐化學(xué)侵蝕性良好、耐高溫和抗氧化(在1200°C下其拉伸強(qiáng)度和彈性模量均無明顯的下降)、介電常數(shù)小、損耗低等優(yōu)異的性能，而且尺寸穩(wěn)定性好、不吸潮、不老化、優(yōu)良的抗疲勞和抗蠕變性的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明采用高強(qiáng)高阻碳化硅纖維索代替原來的銅合金線對接觸網(wǎng)的電分相進(jìn)行連接，由于碳化硅纖維材料的體電阻可達(dá)到IO6歐姆以上，絕緣的碳化硅纖維上不存在感應(yīng)電壓，可以徹底消除接觸網(wǎng)供電臂末端與中性線平行段之間存在等值電容，消除中性線對地也存在等值電容，避免電カ機(jī)車通過電分相時(shí)產(chǎn)生過電壓。本發(fā)明正是充分利用碳化硅纖維高強(qiáng)度、高阻抗、能夠適應(yīng)受電弓的沖擊和磨耗、受電弓接觸引起的振動(dòng)、環(huán)境溫差變化、環(huán)境腐蝕的特點(diǎn)，采用高強(qiáng)高阻碳化硅纖維索代替原來的銅合金線對接觸網(wǎng)的電分相進(jìn)行連接，避免電カ機(jī)車通過電分相時(shí)產(chǎn)生過電壓，避免過電壓造成接觸網(wǎng)燒傷斷線、牽引變電所跳閘、中斷鉄路運(yùn)輸。同時(shí)，可減小關(guān)節(jié)式電分相無電區(qū)長度，降低電カ機(jī)車通過無電區(qū)的速度損耗。
本發(fā)明所涉及的利用碳化硅纖維索消除過分相過電壓的設(shè)備，設(shè)置有供電臂接觸網(wǎng)，其中，左供電臂接觸網(wǎng)Xl上從左到右依次設(shè)置有支柱Zf Z4，右供電臂接觸網(wǎng)X2上從左到右依次設(shè)置有支柱Z5 Z8 ;左供電臂接觸網(wǎng)Xl位于支柱Z4處的導(dǎo)線端與支柱Z5連接，右供電臂接觸網(wǎng)X2位于支柱Z5處的導(dǎo)線端與支柱TA連接；支柱Zl和支柱Z8之間設(shè)置中性線X3，中性線X3為碳化硅纖維索；左供電臂接觸網(wǎng)Xl和右供電臂接觸網(wǎng)X2上均設(shè)置有絕緣子；支柱Z3和支柱Z4之間的供電臂接觸網(wǎng)與支柱Z5和支柱Z6之間的供電臂接觸網(wǎng)之間連接設(shè)置有聯(lián)絡(luò)開關(guān)G1。由于中性線X3采用的碳化硅纖維索為高阻抗材料，需要另設(shè)導(dǎo)線將兩個(gè)供電臂連接，以便實(shí)現(xiàn)故障時(shí)的越區(qū)供電功能。由于本發(fā)明采用高強(qiáng)高阻碳化硅纖維索代替原來的銅合金線對接觸網(wǎng)的電分相進(jìn)行連接，徹底消除了接觸網(wǎng)供電臂末端與中性線平行段之間存在等值電容，消除了中性線對地也存在等值電容，從而避免了電カ機(jī)車通過電分相時(shí)產(chǎn)生過電壓；且減少了絕緣子和聯(lián)絡(luò)開關(guān)設(shè)置的數(shù)量，簡化了設(shè)備的結(jié)構(gòu)。圖2是電カ機(jī)車通過中性線采用銅合金導(dǎo)線的關(guān)節(jié)式電分相時(shí)，中性段上的過電壓仿真波形。圖2中顯示出電カ機(jī)車進(jìn)入和離開關(guān)節(jié)式電分相時(shí) ，都發(fā)生了過電壓，過電壓幅值達(dá)到了 109. 2kV，超過了 SS7型電カ機(jī)車的車頂放電間隙約90kV的擊穿放電電壓，將會(huì)引起牽引變電所跳閘，甚者燒傷接觸網(wǎng)導(dǎo)線。圖3是電カ機(jī)車通過高強(qiáng)高阻碳化硅纖維索的關(guān)節(jié)式電分相電壓仿真波形。從圖3可以看出，接觸網(wǎng)沖擊電壓峰值僅為48. 8kV，和中性段采用銅合金相比，過電壓幅值下降了一半以上，不會(huì)影響接觸網(wǎng)、電カ機(jī)車、牽引變電所的安全運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.利用碳化硅纖維索消除過分相過電壓的設(shè)備，設(shè)置有供電臂接觸網(wǎng)，其特征在于 左供電臂接觸網(wǎng)(Xl)上從左到右依次設(shè)置有支柱(Zf Z4)，右供電臂接觸網(wǎng)(X2)上從左到右依次設(shè)置有支柱(Z5 Z8)； 左供電臂接觸網(wǎng)(Xl)位于支柱(Z4)處的導(dǎo)線端與支柱(Z5)連接，右供電臂接觸網(wǎng)(X2)位于支柱(Z5)處的導(dǎo)線端與支柱(Z4)連接； 支柱(Zl)和支柱(Z8)之間設(shè)置中性線(X3)； 左供電臂接觸網(wǎng)(Xl)和右供電臂接觸網(wǎng)(X2)上均設(shè)置有絕緣子； 支柱(Z3)和支柱(Z4)之間的供電臂接觸網(wǎng)與支柱(Z5)和支柱(Z6)之間的供電臂接觸網(wǎng)之間連接設(shè)置有聯(lián)絡(luò)開關(guān)(G1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用碳化硅纖維索消除過分相過電壓的設(shè)備，其特征在于 所述的中性線(X3)為碳化硅纖維索。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用碳化硅纖維索消除過分相過電壓的設(shè)備。接觸網(wǎng)中性段采用銅合金導(dǎo)線，小距離的靜電感應(yīng)使中性導(dǎo)線和供電臂接觸網(wǎng)間存在分布電容，分布電容間儲(chǔ)存有電磁能量，機(jī)車出入電分相時(shí)會(huì)出現(xiàn)電磁振蕩過電壓。本發(fā)明在供電臂接觸網(wǎng)上依次設(shè)置支柱Z1~Z8，左供電臂接觸網(wǎng)位于支柱Z4處的導(dǎo)線端與支柱Z5連接，右供電臂接觸網(wǎng)位于支柱Z5處的導(dǎo)線端與支柱Z4連接；支柱Z1和支柱Z8之間設(shè)置碳化硅纖維索中性線；左供電臂接觸網(wǎng)和右供電臂接觸網(wǎng)上均設(shè)置絕緣子。本發(fā)明對于解決目前電氣化鐵路普遍存在的電力機(jī)車過關(guān)節(jié)式電分相時(shí)產(chǎn)生的過電壓燒傷接觸導(dǎo)線、引起牽引變電所跳閘問題、保證牽引供電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)B60M1/18GK102673427SQ201210184319
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者宮衍圣, 曹建設(shè), 李晉, 田志軍, 黃文勛 申請人:中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司