一种电气化铁路接触网交流融冰、防冰方法

本发明涉及电气化铁路牵引供电系统，特别是一种电气化铁路接触网交流融冰、防冰方法。

背景技术：

1、接触网是电力机车的供电设备，发挥着驱动电力机车行驶的重要作用。由于采用架空结构裸露在外界，当在极端天气下(如冻雨、冻雪)极易发生覆冰。接触网覆冰会带来如下危害：(1)造成导线舞动，严重可能引发断线、支柱等支持装置断裂变形；(2)诱发“冰闪”事故，导致线路频繁跳闸、绝缘子损坏；(3)影响列车受电弓的正常取流，引发电弧烧伤受电弓滑板与接触线；(4)可能导致保护装置误动作。这些危害会导致电气化铁路长时间供电中断，造成严重的经济损失和安全隐患。例如，2024年2月，我国华中地区遭遇了严重的冻雨灾害，造成大面积接触网和列车受电弓损坏，导致大范围列车延误和取消，严重影响旅客正常出行。

2、对于接触网覆冰问题，国内外研究和应用最多的防融冰技术主要有机械除冰技术、化学除冰和热力融冰技术。机械除冰技术主要包括人工敲打、振动脱冰和机车受电弓摩擦等方法，无需增加新的设备，但效率不高、除冰范围也有限；化学除冰通过在接触线表面涂覆防冰材料来防止线路覆冰，但受防冰材料寿命短和维护成本高的限制；热力融冰技术则是通过在覆冰线路上流通大电流使导线温度升高，达到防融冰的目的，因可操作性强，受到人们广泛关注。热力融冰根据流通的电流不同可分为交流融冰和直流融冰两种类型。直流融冰技术具有无需考虑线路电抗、系统容量较小、融冰效率较高等优势，但在交流电气化铁路中，尤其是在牵引网内有车辆运行时，难以直接投入防融冰装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种电气化铁路接触网交流融冰、防冰方法，直接利用牵引变压器作为融冰电源，实现接触网融冰、防冰。

2、实现本发明目的的技术方案如下：

3、一种电气化铁路接触网交流融冰方法，所述电气化铁路接触网包括供电臂，所述供电臂包括上、下行接触线，上、下行接触线之间设有隔离开关；主牵引变压器二次侧，分别通过第一、第二供电支路连接到上、下行接触线；备用牵引变压器二次侧，分别通过第三、第四供电支路连接到上、下行接触线；所述主牵引变压器、备用牵引变压器，其中一个牵引变压器的一次侧至少设有一个分接头，所述分接头用于改变该牵引变压器二次侧电压；当上行和/或下行接触线覆冰，则：选择一个分接头，使得主牵引变压器二次侧电压与备用牵引变压器二次侧电压具有电压差；闭合隔离开关，闭合第一、第四供电支路且断开第二、第三供电支路，或者闭合第二、第三供电支路且断开第一、第四供电支路，使得主牵引变压器、上行接触线、下行接触线和备用牵引变压器构成交流回路进行融冰。

4、进一步的，另一个牵引变压器的一次侧也至少设有一个分接头；还包括，选择另一个牵引变压器的分接头，使得主牵引变压器二次侧电压与备用牵引变压器二次侧电压的电压差增大或者减小。

5、一种电气化铁路接触网交流防冰方法，所述电气化铁路接触网包括供电臂，所述供电臂包括上、下行接触线，上、下行接触线之间设有隔离开关；主牵引变压器二次侧，分别通过第一、第二供电支路连接到上、下行接触线；备用牵引变压器二次侧，分别通过第三、第四供电支路连接到上、下行接触线；所述主牵引变压器、备用牵引变压器，其中一个牵引变压器的一次侧至少设有一个分接头，所述分接头用于改变该牵引变压器二次侧电压；当上行和/或下行接触线达到覆冰增长条件，则：选择一个分接头，使得主牵引变压器二次侧电压与备用牵引变压器二次侧电压具有电压差；闭合隔离开关，闭合第一、第四供电支路且断开第二、第三供电支路，或者闭合第二、第三供电支路且断开第一、第四供电支路，使得主牵引变压器、上行接触线、下行接触线和备用牵引变压器构成交流回路进行防冰。

6、进一步的，所述覆冰增长条件为湿增长覆冰条件，即风速为3～15m/s、温度为-4～0℃、相对湿度大于80％。

7、进一步的，另一个牵引变压器的一次侧也至少设有一个分接头；还包括，选择另一个牵引变压器的分接头，使得主牵引变压器二次侧电压与备用牵引变压器二次侧电压的电压差增大或者减小。

8、本发明的有益效果在于：基于牵引变电所自身有两套牵引变压器(主变压器和备用变压器)，利用两变压器一次侧接头的配合(即主变压器连接主接头而备用变压器连接分接头，或者主变压器连接分接头而备用变压器连接主接头，或者主变压器和备用变压器连接不同的分接头)改变输出电压使主牵引变压器二次侧电压与备用牵引变压器二次侧电压存在电压差，以此实现融冰、防冰，不需要额外投入融冰、防冰设备，节省了投资成本；并且，机车也可以在融冰、防冰的牵引网区段内运行。

技术特征：

1.一种电气化铁路接触网交流融冰方法，所述电气化铁路接触网包括供电臂，所述供电臂包括上、下行接触线，上、下行接触线之间设有隔离开关；主牵引变压器二次侧，分别通过第一、第二供电支路连接到上、下行接触线；备用牵引变压器二次侧，分别通过第三、第四供电支路连接到上、下行接触线；

2.如权利要求1所述的一种电气化铁路接触网交流融冰方法，其特征在于，另一个牵引变压器的一次侧也至少设有一个分接头；还包括，选择另一个牵引变压器的分接头，使得主牵引变压器二次侧电压与备用牵引变压器二次侧电压的电压差增大或者减小。

3.如权利要求1所述的一种电气化铁路接触网交流融冰方法，其特征在于，所述供电臂为α供电臂或β供电臂。

4.一种电气化铁路接触网交流防冰方法，所述电气化铁路接触网包括供电臂，所述供电臂包括上、下行接触线，上、下行接触线之间设有隔离开关；主牵引变压器二次侧，分别通过第一、第二供电支路连接到上、下行接触线；备用牵引变压器二次侧，分别通过第三、第四供电支路连接到上、下行接触线；

5.如权利要求4所述的一种电气化铁路接触网交流防冰方法，其特征在于，所述覆冰增长条件为湿增长覆冰条件，即风速为3～15m/s、温度为-4～0℃、相对湿度大于80％。

6.如权利要求4所述的一种电气化铁路接触网交流防冰方法，其特征在于，另一个牵引变压器的一次侧也至少设有一个分接头；还包括，选择另一个牵引变压器的分接头，使得主牵引变压器二次侧电压与备用牵引变压器二次侧电压的电压差增大或者减小。

7.如权利要求4所述的一种电气化铁路接触网交流防冰方法，其特征在于，所述供电臂为α供电臂或β供电臂。

技术总结
本发明公开了一种电气化铁路接触网交流融冰、防冰方法，基于牵引变电所自身有两套牵引变压器(主变压器和备用变压器)，利用两变压器一次侧接头的配合(即主变压器连接主接头而备用变压器连接分接头，或者主变压器连接分接头而备用变压器连接主接头，或者主变压器和备用变压器连接不同的分接头)改变输出电压使主牵引变压器二次侧电压与备用牵引变压器二次侧电压存在电压差，以此实现融冰、防冰，不需要额外投入融冰、防冰设备，节省了投资成本；并且，机车也可以在融冰、防冰的牵引网区段内运行。

技术研发人员：胡海涛,聂逸杰,葛银波,李朝阳,王科,黄毅,王翼云,刘冰瑞,张立志,胡安富,吴荣超,王威,栾小勇,孙春晖,金舟,曹玉恒,李顺成,何明全,陈珊珊
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：
技术公布日：2025/3/18