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1、自动分相技术的分类和优缺点学 生 姓 名： 李 翔 学 号： 1131078 专 业 班 级： 312313 指 导 教 师： 尚 晶 西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）摘 要随着科技的日新进步，铁路也跟着不断提高新技术，为了体现为更好的为人民服务不停地提高速度与质量，更是确保所有人的安全问题，对于电气化自动分相体现出良好的作用。铁路运输系统的快速发展和人们生活水平的不断提 高，无论是工作人员还是旅客，对交通、出行、工作、休息、安全等环境的要求越来越高，对实现铁路的自动化监控程度越来越高，为了满足人们的这些需求， 为了提高铁路企业的安全生产水平，及现代化管理水平，实现节能降耗的目标，铁路大量
2、采用先进的计算机技术、控制技术和通信技术等对它们进行自动监视、控制管理，实现车站行车指挥自动化，最大限度的节省能源、节省人力。关键词：自动分相；优缺点；作用- I -目 录摘 要I引 言11电气化铁道自动过分相技术分为两种类型21.1车载断电自动过分相21.2地面带电自动过分相21.3车载断电自动过分相的技术原理21.4地面带电自动过分相的主要创新点31.4.1工作原理31.4.2接触网分相结构41.4.3主要性能及特点41.5关于电气化铁路分相41.5.1机车双弓的问题42.自动过分相的优缺点72.1地面自动转换电分相装置72.2柱上断载自动转换电分相装置82.3车载断电自动转换电分相装置8
3、2.4三种自动过电分相方式的比较92.4.1 车载断电自动转换电分相装置的优越性、实用性和待完善的问题92.4.2 地面电分相自动转换装置与供电设备、机车的兼容问题103.与国外的对比11结 论14致 谢15参 考 文 献16- III -西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）引 言随着我国铁路快速的发展，高速铁路在整个铁路中占的比重会越来越大。在铁路供电中，为了使电气化铁道从电力系统三相电网取流基本对称。电气化铁道采用了分相分段取流的方法，即每隔20Km-30Km左右就会有一段长约30米的无电区，成为分相区。在高速线路上，每小时要通过十几个分相区。机车通过分相区，是靠惯性通过的，为了防止机车带
4、电通过而烧毁接触件，导致相间短路，牵引变电所跳闸等不良后果，电力机车通过分相区时，必须严格遵守断电，降弓等一系列的操作规程。相邻两牵引变电所的供电臂之间设置有分区亭，分区亭相连的两供电臂的接触网电压可能是相同或不相同的。在这些不相同的接触网连接处需要设置中性插入段（电分相装置）。电力机车自动过分相系统由广铁集团公司机务处、广铁科研所和怀化机务段共同针对非微机控制电力机车而研制的。其主要功能是当电力机车通过分相区时，系统根据当时机车速度、位置自动平滑降牵引电流、断辅助机组和分断主断路器，通过分相区后，自动闭合主断路器、闭合辅助机组和控制牵引电流平滑上升，从而实现电力机车通过分相区时操作的自动化，
5、大大的减轻了乘务员的工作强度。1电气化铁道自动过分相技术分为两种类型1.1车载断电自动过分相1.2地面带电自动过分相传统的是手动断电过分相，按照铁路技术管理规程规定设置的禁止双弓标、断电标、特殊断电标进行操作。乘务员通过电分相的瞭望及频繁操作，增加了劳动强度和误操作的概率。按120km/h行车速度计算，全部操作需在2.7S内完成。高速区段，操作间隔短，动作更为频繁，对运输安全不利。机车在断电的过程中，丧失一部分牵引力，从而引起速度下降，容易造成列车运缓、途坡接触网中性段的行车故障，尤其高坡区段存在行车安全隐患。容易造成机车带电闯分相，烧接触网等供电故障；多台机车牵引，操作不同步，易造成机车冲动
6、、分离、列车断钩等安全事故。1.3车载断电自动过分相的技术原理机车上设备，接收到地面感应器预告信号后，启动车上的微机控制器进行确认，同时降低机车牵引电流、依次断开辅助机组、劈相机，延时断开机车主断路器，机车在断电状况下，以列车动能惰行通过中性段无电区。通过无电区后，当机车接收到有电恢复信号，再依次顺序闭合机车主断路器，启动劈相机、辅助机组，恢复乘务员的指令。利用机车上的程序控制来替代乘务员人工断电过分相的操作，实现车载断电自动过分相。车载断电自动过分相技术的断电时间明显，速度损失较大；过分相需要具有一定初始速度，无法在低速、高坡重载区段采用；不适合我国采用调压开关控制型的SS1、SS3型电力机
7、车。地面带电自动过分相技术，实现了电力l机车主断路器关合状态下，乘务员免操作，带电、带负荷、安全、准确地自动通过电分相的运行。提高了机车过分相的准确性，保持了列车牵引力和运行速度，有效地缩短了过分相的运行时间，提高了线路的综合运输能力。克服了断电、惰行等方式通过电分相的牵引力损失和带来的运输安全隐患，提高了牵引供电、机务系统运行的安全可靠性。因此，电力机车采用地面带电自动过分相技术是可行和必要的。1.4地面带电自动过分相的主要创新点(1)牵引供电系统实现了不间断供电，机车实现了断路器闭合状态下，带负荷，免操作，列车安全、准确、自动通过接触网电分相区。(2)接触网供电电源的自动转换，瞬间失电13
8、0ms，仅与列车运行的位置相关，不受列车运行速度、编组方式限制，适用于速度0350km/h的各种运行列车。(3) 适用于高速、高坡、重载电气化铁路、客运专线，对提高列车速度，压缩区段运行时分，提高综合运输效益明显。(4)适用于国内多种类型、各种控制方式的交直流、交流传动电力机车、动车组，适用于多机编组的牵引运行方式(5)采用的双重备用工作方式，维护检修简捷，故障处理迅速及时。(6)具备自动控制、数据信息采集、远动监控、通信等多种功能，可纳入供电远动管理系统，也可自成独立的后台机管理系统。(7)采用新型的真空断路器、机车兼容技术措施，对装置的暂态运行实现了有效地抑制。提升了系统整体技术水平和关键
9、设备的寿命，各子系统技术指标、性能稳定，达到了系统运行的安全可靠。1.4.1工作原理 无列车通过时，真空断路器S1闭合，S2断开，中性段与左方电位相同。机车带电通过第一个锚段关节（A区段）当列车驶入轨道电路B区段时，在到达第二个锚段关节之前，轨道电路发出检测信号，使真空断路器S1断开，0.250.35S后真空断路器S2闭合，中性段与右方电位相同。列车通过第二个绝缘锚段关节b。列车驶出轨道电路区段C后，轨道电路发出信号，使真空断路器S2断开，恢复到没有列车的状态。1.4.2接触网分相结构采用地面开关切换式自动过分相设备的长分相，安装三台电动隔离开关，并纳入远动控制。其中长分相结构中的六跨或七跨的
10、内侧安装一台常闭隔离开关，另外一端和四跨（三跨）绝缘关节处分别设一台常开隔离开关。当分相所故障解列时，可合上四跨（三跨）绝缘关节处的开关，打开六跨（或七跨）的隔离开关，恢复短分相使用，机车恢复惰性过分相的方式。1.4.3主要性能及特点（1）不存在供电死区，真正实现了机车带电过分相。（2）在中性区相位进行转换的时间极短，机车的断电时间与行车速度无关。（3）在开关投切的过程产生较高的过电压、机车主变压器产生合闸涌流、辅机回路产生过流，因此设备要有改善和降低操作过电压的措施，对上本线运行的机车和动车应按照分相所设备厂家提供的方案进行调整整定值、程序调整或进行相关的改造，以确保机车能正常通过分相。（4
11、）设备要有备用1.5关于电气化铁路分相1.5.1机车双弓的问题火车不是不允许双弓，而是在某种特殊情况下不允许双弓的，例如您看到禁止双弓这个牌子时，说明机车要过分相了，电厂发出来的电是三相交流电，而火车只用一相电，这样就会造成三相负荷不平衡，发电机会产生负序分量，对整个系统是不利的，严重情况下发电机或系统中的不对称过负荷保护会动作，所以为了避免单相负荷对电网的不利因素，电气化铁路经过一段就会换相，也就是说一会用A相电，过一会就用B相了，在过一会用C相，每个区间都有火车，所以三相负荷就比较平衡了，而不是只用某一相电，假设火车从A相电换到B相电，这就需要过分相，如果两个弓升起来，前弓过了分相绝缘区已
12、经是B相电了，后弓没过，还在A相电区，两个弓是通过车顶的母线连起来的，这样就相当于把A相和B相连起来了，造成相间短路，短路电流很大会烧坏电气设备。所以这种情况下是不允许双弓的。除了一些特殊情况外，有时机车升双弓是有利的，例如在冬天的时候，接触网上结了一层薄冰，这样受电弓就不能很好的受电了，所以这会可以升双弓，前弓把冰给刮掉，后弓能够很好的受流，可见双弓能够提高受流质量。还有一种情况，相信大家都看过南昆线上的韶山7升双弓牵引列车的壮观照片，那里的气候显然不是除冰才升的双弓，韶山7型就是再生制动，机车在使用再生制动的时候，必须将发电机发出的电能不间断的送回网上，如果单弓，一旦脱弓，就会使电能送不出
13、去而在逆变回路中造成短路，这种情况叫做逆变颠覆，会将机车整流逆变电路烧坏，所以相应规定，为了防止机车在生制动时的逆变颠覆，机车再生制动时应升双弓，两个弓同时离线的几率很小 ，可以有效防止逆变颠覆。1.5.2电气化铁路边立的牌子上写的断字是什么意思机车在过分相时，为了防止带着很大的负荷通过绝缘区，受电弓会被电弧烧坏，设备经过带电-停电-带电也造成了一次冲击，变压器容易过电压造成绝缘损坏，这叫带电闯分相事故，所以在过分相之前，把所有电机停完，然后断开车顶的断路器，然后就可以安全过分相了，过了分相再合上断路器，然后启动。那个断就指断断路器。 禁止双弓-K断或T断或客车断电-断分相区-合 （从左到右运
14、行） 就是上边这个样子的，先看到禁止双弓，司机确认是单弓运行，然后停掉车内的电机，如果是快速 特快等客车，速度比较快，所以接近分相区的速度也快，时间短，安全起见看到第一个断字就断开断路器，然后安全通过分相，和闸，启动。如果是普通车尤其是货车，就到第2个断在断断路器也来得及。1.5.3铁路线路的供电形式在电力牵引的铁路线上，国家电力系统提供的电力是三相交流电，但接触网要向电力机车提供单相交流电。为了使接触网从电力系统的三相交流电网取得电流时基本平衡，接触网采取分段分相取得电流的方法，这样一来，接触网就划分为一个个不同的分相段，互相连接的两个分相段由不同的两相供电。电力机车在通过这些接触网分相区时
15、，必须断开机车上的主断路器，依靠惯性通过分相区之后，再接通主电路。司机在操纵电力机车通过分相区时要随时观看地面标志，并在几分钟时间内完成控制手柄退级、关闭辅助机组、断开主断路器、过分相区后合上主断路器、开启辅助机组、控制手柄逐步进级等一系列操作。稍有疏忽，就会带电闯分相，造成相间短路，烧坏绝缘分相器，导致事故发生。随着列车速度的不断提高，列车在一个绝缘分相段内运行的时间减少，特别是高速铁路，如果还沿用传统的手工过分相的方法，司机每十分钟就需要进行一遍复杂的通过分相的操作。而且由于列车运行速度快，司机反应和操作时间短，出现失误造成事故的可能性大大提高。不仅如此，在重载线路上，由于过分相必须切断机车主发动机的电源，从而使列车在短时间内失去动力，速度降低，尤其在长大坡道和出站地段，影响更大，甚至可能造成列车非正常停车。自动过分相装置就是针对上述问题目前世界上研究使用的自动过分相装置大体有三种方式：地面开关自动切换方式(日本)；柱上开关自动断电方式
