铁路动车牵引变提高供电可靠性和抑制谐振装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种铁路动车牵引变提高供电可靠性和抑制谐振装置。
【背景技术】
[0002]2011年7月23日20时34分，杭深线永嘉至温州南间，北京南至福州D301次列车与杭州至福州南03115次列车发生追尾事故，0301次列车第1至4位脱线，03115次列车第15、16位脱线。经初步调查发生此次追尾事故为前方列车遭雷击、击坏了动车电力驱动系统造成停电停车所致。造成40人遇难，172人受伤。温州动车事故的严重程度在世界铁路史上绝对是属于高级别的。7月23日温州事故的一般性分析是这样的:雷击是击坏了动车电力驱动系统，但本身不会构成事故;后面的动车围追造成脱轨并演变成翻车死人的严重事故，原因可能有两条:通讯信号失灵或者行车调度系统责任。电力部门经排查分析，在事故发生前后，给乐清、温州、苍南3座电铁牵引站供电的6回220千伏线路，给温州南站、永嘉站2个火车站供电的3回10千伏专线均未受雷雨天气影响，运行正常。
[0003]目前，我国电网存在着严重的交直流耦合高频率电磁谐振问题，在福州市内普通220V交流民用电源上接入一个额定值450VAC、60yF的电容器，在不同时间断开电源后测试其残留的不同直流电压在+300V?-350V范围内变化。证明在发生交直流耦合谐振时高频率直流电脉冲可以进入交流电网，而且直流电脉冲电压的幅值和符号是变化的，最大幅值可以高于交流电压峰值。这种谐振的原因是电网中和电力用户的大量整流设备在直流侧均有与接地网相通的接地点，与交流侧接地点相通后构成交-直电气回路，而且极易启动交直流耦合电磁谐振。高速铁路牵引变一般由电网的220kV线路供电，避雷线会将电网侧接地点和牵引变的接地点相连，电网的振荡波可以经过线路传送至高速铁路动车组;行驶中的动车组产生的交直流耦合谐振波也可以顺利传送至电网。由于CRH系列动车组的整流器和逆变器均采用高速度调节功能的IGBT元件，可以产生高频率直流电压脉冲分量。令人吃惊的是高压直流输电换流站产生的高频直流电脉冲经变压器绝缘材料渗透到低压侧，比高铁动车所产生的的高频直流电脉冲更严重。
[0004]福建地区高压直流输电线路刚投入试运行，而上海、浙江一带高压直流输电线路已经大量投运，浙江电网的高频直流电脉冲谐振比福建电网严重得多。CRH系列动车组电路中装设了不少并联电容器，还有氧化锌避雷器正常运行时有较大的电容性(氧化锌的介电常数较高);会同步吸收直流电脉冲的电量造成累计直流电压，而且幅值有可能大于实际运行额定电压。还有，直流电脉冲主要由交流负半周导通的整流器开关管偏差造成，则会出现交流侧的高频直流电脉冲的幅值为负值，但直流侧的直流电脉冲的幅值为正值。还有，对交-直-交供电的情况，逆变器的开关管偏差造成在直流侧有负值高频直流电脉冲。这时若雷电波以正电压击中带直流负电压值高频直流电脉冲的接触网，避雷器、变压器、开关管、电容器、相关控制电路和辅助监测发信电路均会遭受严重的冲击。温州事故中雷击击坏了动车电力驱动系统也存在相同的原因。
[0005]2011年7月23日温州事故中雷击过程轨道信号发射器故障，温州南站列车控制系统元件损坏。原因是高速铁路与高压电网的交直流耦合电磁谐振会传入低压电网，雷电波的冲击电压与直流电脉冲电压方向相反时会打坏设备或元器件。犹如前述交流220V民用电源中存在直流电压幅值在+300V?-350V范围内变化的高频电脉冲，不仅会造成家用电器寿命缩短；而且配电网受雷击时极易造成带电设备烧毁。交直流耦合谐振会产生许多不同频率的直流电脉冲，能穿透变压器和其它电力设备的主要是绝缘材料激化后可以渗透的频率的直流电脉冲；电磁波激化了绝缘材料并穿透正常条件下不导电的物质。所以，抑制电网中的交直流耦合电磁谐振已经是当务之急。中国的动车在2007年投入运行，已铺设了总长近I万公里的动车和高铁轨道，达到日本新干线(Shinkansen)的大约四倍。日本新干线运行47年来从未发生过一例乘客因车辆碰撞或出轨而丧生的事件。新干线的牵引变在77kV/22kV的Scott变压器的低压侧两臂上串联电容器，同时在275kV/77kV降压变的77kV侧每一相上串联电容器;而且在77kV母线上装设77kV/22kV补偿变压器，专门用于装设STATC0M装置和高通滤波器，实现三相不平衡补偿和动态电压补偿。高通滤波器的用处是可以吸收高频直流电脉冲，STATC0M装置带有放电回路，在补偿不平衡时、将累计在高通滤波器上的直流分量适当吸收。但总体上看日本新干线的电气设备投资过大，制约了高铁的后续发展。
[0006]为整体减轻电力系统的负序分量，牵引变电所几乎无一例外地进行换相联接，SP轮换接入电力系统的不同相。相邻的三个变电所形成一个轮换循环，理论上只形成三个变电所之间的局部环形负序电流;实际上负序电流随牵引负荷的变化而实时变化，但负序电流数值因换相连接而大幅度降低。在降低负序电流的同时，由于相邻牵引变的接线相差120°，却产生了高频直流电脉冲的相间环流和对地环流。不仅对动车组和铁路沿线产生电磁辐射，而且将高频直流电脉冲注入电网造成电磁污染。更严重的是电网中现有的500kV高压直流输电换流站的变压器联接组别与高铁动车牵引变均不同，而500kV/220kV常采用自耦调压变换电压，极易造成500kV环流站与220kV牵引变之间的高频直流电脉冲环流且渗透到动车组机车上。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的在于提供一种铁路动车牵引变提高供电可靠性和抑制谐振装置，以克服现有技术中存在的缺陷;本实用新型结构简单，易于实现。
[0008]为实现上述目的，本实用新型的技术方案是:一种铁路动车牵引变提高供电可靠性和抑制谐振装置，提供沿线各处布设的动车牵引变压器以及供电臂27.5kV母线，包括:对应设置于沿线各处动车牵引变压器低压侧至供电臂27.5kV母线供电线路上的第一电抗器、对应设置于沿线各处供电臂27.5kV母线至动车牵引变压器低压侧供电线路上的第二电抗器以及经隔离电容器接入动车牵引变电所三相变压器低压侧交流400V三相母线每一相上的并联铅酸蓄电池组。
[0009]在本实用新型一实施例中，所述第一电抗器一端经第一电容器接入所述动车牵引变压器低压侧，另一端接入所述供电臂27.5kV母线;所述第二电抗器一端接入所述供电臂27.5kV母线，另一端经第二电容器接入所述动车牵引变压器低压侧。
[0010]在本实用新型一实施例中，所述第二电抗器的电感值为所述第一电抗器电感值的两倍。
[0011]在本实用新型一实施例中，所述第一电容器的基波容抗值与所述第一电抗器基波电抗值大小相等，且符号相反;所述第二电容器的基波容抗值与所述第二电抗器基波电抗值大小相等，且符号相反。
[0012]在本实用新型一实施例中，所述第一电抗器以及所述第二电抗器均为户内型空芯电抗器。
[0013]在本实用新型一实施例中，所述并联铅酸蓄电池组蓄的正极通过正极隔离电容器接入火线;所述并联铅酸蓄电池组蓄的负极通过负极隔离电容器接入零线。
[0014]在本实用新型一实施例中，所述正极隔离电容器依次经第一熔丝以及第一交流两极空气开关接入火线;所述负极隔离电容器依次经第二熔丝以及第二交流两极空气开关接入零线。
[0015]在本实用新型一实施例中，所述正极隔离电容器采用铝电解电容器或带铝箔的电力电容器;所述负极隔离电容器采用含氧化铝的陶瓷电容器或高频电容器。
[0016]相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果:本实用新型所提出的铁路动车牵引变提高供电可靠性和抑制谐振装置，以较小的资金投入改造动车牵引变，抑制电网中高压直流输电设备注入动车牵引变的高频直流电脉冲环流的和高铁动车组机车自身产生的高频直流电脉冲谐振电流，同时可以一定程度提高动车组机车运行的稳定性、可靠性和安全性。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型中动车牵引变低压侧至27.5kV母线之间装设串联电抗器电气接线图。
[0018]图2是本实用新型中动车牵引变低压侧同时装设串联电抗器和串联电容器的电气接线图。
[0019]图3是本实用新型中三相交流400V母线每一相上装设并联铅酸蓄电池组的电气接线图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行具体说明。
[0021]对于现有技术中存在的缺陷，动车组的供电线路采用串联电抗器阻波是很有必要的，考虑到尽量发挥避雷器的作用，可以将串联电抗器装设在牵引变低压侧至27.5kV母线之间。为了避免系统阻抗参数的同一性造成某些频率电流放大现象，应该在牵引变低压侧给供电臂供电的两相回路上装设的不同电