專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用碳化硅纖維索消除過(guò)分相過(guò)電壓的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用碳化硅纖維索消除過(guò)分相過(guò)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(xiàn)、倒桿等事故的影響范圍；減小單相牽引負(fù)荷在電力系統(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(duì)電力系統(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，電氣化鐵路供電系統(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(chēng)為錨段，相鄰兩個(gè)錨段的銜接區(qū)域(重疊部分)稱(chēng)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(lái)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，在電氣化鐵路中被大量采用。電力機(jī)車(chē)在通過(guò)錨段關(guān)節(jié)式電分相的過(guò)程中，電力機(jī)車(chē)主要經(jīng)過(guò)由有電到無(wú)電，再由無(wú)電到有電的兩個(gè)過(guò)渡過(guò)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(yíng)中發(fā)現(xiàn)，電力機(jī)車(chē)在通過(guò)錨段關(guān)節(jié)式電分相上述兩個(gè)過(guò)渡過(guò)程中，均多次發(fā)生了過(guò)電壓現(xiàn)象。電力機(jī)車(chē)過(guò)關(guān)節(jié)式電分相產(chǎn)生的過(guò)電壓不僅會(huì)直接造成接觸網(wǎng)燒傷斷線(xiàn)，中斷供電和運(yùn)輸；而且頻繁引起車(chē)頂保護(hù)間隙放電，導(dǎo)致?tīng)恳冸娝l；直接威脅接觸網(wǎng)和牽引變電所的安全運(yùn)行。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型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(guò)分相過(guò)電壓的設(shè)備。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種利用碳化硅纖維索消除過(guò)分相過(guò)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)上從左到右依次設(shè)置有第一支柱、第二支柱、第三支柱和第四支柱；右供電臂接觸網(wǎng)上從左到右依次設(shè)置有第五支柱、第六支柱、第七支柱和第八支柱；左供電臂接觸網(wǎng)位于第四支柱處的導(dǎo)線(xiàn)端與第五支柱連接，右供電臂接觸網(wǎng)位于第五支柱處的導(dǎo)線(xiàn)端與第四支柱連接；第一支柱和第八支柱之間設(shè)置中性線(xiàn)；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；第三支柱和第四支柱之間的供電臂接觸網(wǎng)與第五支柱和第六支柱之間的供電臂接觸網(wǎng)之間連接設(shè)置有聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)。所述的中性線(xiàn)為碳化硅纖維索。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)[0015](I)本實(shí)用新型對(duì)于解決目前電氣化鐵路普遍存在的電力機(jī)車(chē)過(guò)關(guān)節(jié)式電分相時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓燒傷接觸導(dǎo)線(xiàn)、引起牽引變電所跳閘問(wèn)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(xiàn)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. 75X 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(duì)人體產(chǎn)生器質(zhì)性損傷，因此可以取消中性線(xiàn)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是電力機(jī)車(chē)通過(guò)中性線(xiàn)采用銅合金導(dǎo)線(xiàn)的關(guān)節(jié)式電分相的過(guò)電壓仿真波形?！0019]圖3是電力機(jī)車(chē)通過(guò)中性線(xiàn)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(guò)電壓仿真波形。圖中，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-第一絕緣子，J2-第二絕緣子，Xl-左供電臂接觸網(wǎng)，X2-右供電臂接觸網(wǎng)，X3-中性線(xiàn)，Gl-聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。接觸網(wǎng)中性段一般采用的是和接觸網(wǎng)供電臂一樣的銅合金導(dǎo)線(xiàn)。關(guān)節(jié)式電分相的中性導(dǎo)線(xiàn)，一方面與左右相鄰的接觸網(wǎng)導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)上存在感應(yīng)電壓(測(cè)試表明中性導(dǎo)線(xiàn)的感應(yīng)電壓高達(dá)10 kV 15 kV );另外一方面中性導(dǎo)線(xiàn)對(duì)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(xiàn)，因此，它對(duì)地存在電容，儲(chǔ)存有電磁能量，當(dāng)電力機(jī)車(chē)進(jìn)入和駛出分相時(shí)都會(huì)強(qiáng)制對(duì)電容進(jìn)行充、放電，從而出現(xiàn)電磁振蕩過(guò)電壓。圖2是電力機(jī)車(chē)通過(guò)中性線(xiàn)采用銅合金導(dǎo)線(xiàn)的關(guān)節(jié)式電分相時(shí)，中性段上的過(guò)電壓仿真波形。圖2中顯示出電力機(jī)車(chē)進(jìn)入和離開(kāi)關(guān)節(jié)式電分相時(shí)，都發(fā)生了過(guò)電壓，過(guò)電壓幅值達(dá)到了 109. 2kV，超過(guò)了 SS7型電力機(jī)車(chē)的車(chē)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(xiàn)。因?yàn)殡娏C(jī)車(chē)通過(guò)關(guān)節(jié)式電分相產(chǎn)生的過(guò)電壓與接觸網(wǎng)供電臂末端和中性線(xiàn)平行段之間的等值電容、以及中性線(xiàn)對(duì)地等值電容有關(guān)，所以可以采取措施，通過(guò)消除等值電容避免電力機(jī)車(chē)過(guò)分相時(shí)產(chǎn)生過(guò)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(wú)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)，本實(shí)用新型采用高強(qiáng)高阻碳化硅纖維索代替原來(lái)的銅合金線(xiàn)對(duì)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(xiàn)平行段之間存在等值電容，消除中性線(xiàn)對(duì)地也存在等值電容，避免電力機(jī)車(chē)通過(guò)電分相時(shí)產(chǎn)生過(guò)電壓。本實(shí)用新型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(lái)的銅合金線(xiàn)對(duì)接觸網(wǎng)的電分相進(jìn)行連接，避免電力機(jī)車(chē)通過(guò)電分相時(shí)產(chǎn)生過(guò)電壓，避免過(guò)電壓造成接觸網(wǎng)燒傷斷線(xiàn)、牽引變電所跳閘、中斷鐵路運(yùn)輸。同時(shí)，可減小關(guān)節(jié)式電分相無(wú)電區(qū)長(zhǎng)度，降低電力機(jī)車(chē)通過(guò)無(wú)電區(qū)的速度損耗。本實(shí)用新型所涉及的利用碳化硅纖維索消除過(guò)分相過(guò)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)置有第一支柱Z1、第二支柱Z2、第三支柱Z3和第四支柱Z4，右供電臂接觸網(wǎng)X2上從左到右依次設(shè)置有第五支柱Z5、第六支柱Z6、第七支柱Z7和第八支柱Z8 ;左供電臂接觸網(wǎng)Xl位于第四支柱TA處的導(dǎo)線(xiàn)端與第五支柱Z5連接，右供電臂接觸網(wǎng)X2位于第五支柱Z5處的導(dǎo)線(xiàn)端與第四支柱TA連接；第一支柱Zl和第八支柱Z8之間設(shè)置中性線(xiàn)X3，中性線(xiàn)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；第三支柱Z3和第四支柱TA之間的供電臂接觸網(wǎng)與第五支柱Z5和第六支柱Z6之間的供電臂接觸網(wǎng)之間連接設(shè)置有聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)G1。由于中性線(xiàn)X3采用的碳化硅纖維索為高阻抗材料，需要另設(shè)導(dǎo)線(xiàn)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。由于本實(shí)用新型采用高強(qiáng)高阻碳化硅纖維索代替原來(lái)的銅合金線(xiàn)對(duì) 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(xiàn)平行段之間存在等值電容，消除了中性線(xiàn)對(duì)地也存在等值電容，從而避免了電力機(jī)車(chē)通過(guò)電分相時(shí)產(chǎn)生過(guò)電壓；且減少了絕緣子和聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)設(shè)置的數(shù)量，簡(jiǎn)化了設(shè)備的結(jié)構(gòu)。圖2是電力機(jī)車(chē)通過(guò)中性線(xiàn)采用銅合金導(dǎo)線(xiàn)的關(guān)節(jié)式電分相時(shí)，中性段上的過(guò)電壓仿真波形。圖2中顯示出電力機(jī)車(chē)進(jìn)入和離開(kāi)關(guān)節(jié)式電分相時(shí)，都發(fā)生了過(guò)電壓，過(guò)電壓幅值達(dá)到了 109. 2kV，超過(guò)了 3$型電力機(jī)車(chē)的車(chē)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(xiàn)。圖3是電力機(jī)車(chē)通過(guò)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(guò)電壓幅值下降了一半以上，不會(huì)影響接觸網(wǎng)、電力機(jī)車(chē)、牽引變電所的安全運(yùn)行。
權(quán)利要求1.ー種利用碳化硅纖維索消除過(guò)分相過(guò)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)置有第一支柱(Z1)、第二支柱(Z2)、第三支柱(Z3)和第四支柱(Z4)； 右供電臂接觸網(wǎng)(X2)上從左到右依次設(shè)置有第五支柱(Z5)、第六支柱(Z6)、第七支柱(Z7)和第八支柱(Z8)； 左供電臂接觸網(wǎng)(Xl)位于第四支柱(Z4)處的導(dǎo)線(xiàn)端與第五支柱(Z5)連接，右供電臂接觸網(wǎng)(X2)位于第五支柱(Z5)處的導(dǎo)線(xiàn)端與第四支柱(Z4)連接； 第一支柱(Zl)和第八支柱(Z8)之間設(shè)置中性線(xiàn)(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； 第三支柱(Z3)和第四支柱(Z4)之間的供電臂接觸網(wǎng)與第五支柱(Z5)和第六支柱(Z6)之間的供電臂接觸網(wǎng)之間連接設(shè)置有聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)(G1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種利用碳化硅纖維索消除過(guò)分相過(guò)電壓的設(shè)備，其特征在于 所述的中性線(xiàn)(X3)為碳化硅纖維索。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種利用碳化硅纖維索消除過(guò)分相過(guò)電壓的設(shè)備。接觸網(wǎng)中性段采用銅合金導(dǎo)線(xiàn)，小距離的靜電感應(yīng)使中性導(dǎo)線(xiàn)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(chē)出入電分相時(shí)會(huì)出現(xiàn)電磁振蕩過(guò)電壓。本實(shí)用新型在供電臂接觸網(wǎng)上依次設(shè)置八個(gè)支柱，左供電臂接觸網(wǎng)位于第四支柱處的導(dǎo)線(xiàn)端與第五支柱連接，右供電臂接觸網(wǎng)位于第五支柱處的導(dǎo)線(xiàn)端與第四支柱連接；第一支柱和第八支柱之間設(shè)置碳化硅纖維索中性線(xiàn)；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。本實(shí)用新型對(duì)于解決目前電氣化鐵路普遍存在的電力機(jī)車(chē)過(guò)關(guān)節(jié)式電分相時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓燒傷接觸導(dǎo)線(xiàn)、引起牽引變電所跳閘問(wèn)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)B60M3/04GK202753806SQ20122026424
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司