[发明专利]一种抑制机车过分相时产生过电压与谐波的电路及方法

说明书

本发明公开了一种抑制机车过分相时产生过电压与谐波的电路及方法，该电路一端与机车电分相的中性段电连接，其另一端接地，机车在过分相时与中性段和大地形成回路，该电路中的电阻R可用来消耗高频振荡的能量；而电感L因具有通低频阻高频的特性，所以流向R的工频电流将会减少，从而降低工频电流的消耗；而电容C则是因为其具有电压不能突变的特性，过电压上升速度将会得到减缓。该装置不仅能抑制过电压，同时还能构成一个二阶高通滤波器，滤除谐波，在电分相的中性段上加装该装置后可以降低过电压带来的危害。

技术领域

本发明涉及电网电压控制技术领域，更具体的说是涉及一种抑制机车过分相时产生过电压与谐波的电路及方法。

背景技术

在我国电气化铁路建设之初，采用的是27.5kV单相工频交流供电制式为电力机车供电。但是机车如果仅从三相供电网中的某一相取电，这便会导致供电网产生大量负序电流。为解决上述问题，电气化铁道采用分段换相供电。同时，为防止不同相之间发生短路，电气化铁路依靠空气和绝缘器件将各相隔离，这便是我们所说的电分相。而关节式电分相因不存在机械硬点，使得机车在过分相时，可以平滑地进入或驶出中性段，所以，被广泛运用于电气化铁道中。

目前，主流的自动过分相方案有两种，即机车断电自动过分相和地面自动过分相。由于机车断电自动过分相因存在断电时间长，致使机车在过分相时速度损失大等缺点，未得到广泛应用。目前使用较多为地面自动过分相，但是，该方案是实际使用过程中时常出现这样的问题：在实际中机车经过电分相时会产生过电压，这可能会导致机车放电间隙被击穿、牵引变电所跳匝等事故。

因此，如何提供一种能够抑制机车过分相时产生过电压与谐波的电路是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种抑制机车过分相时产生过电压与谐波的电路及方法，该电路一端接在电分相的中性段，另一端接地，机车在过分相时与中性段和大地形成回路，该电路不仅能有效的抑制过电压，同时还能构成一个二阶高通滤波器，滤除谐波，解决了地面自动过分相过程中产生过电压导致机车放电间隙被击穿、牵引变电所跳匝等问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种抑制机车过分相时产生过电压与谐波的电路，所述电路一端与机车电分相的中性段电连接，其另一端接地，所述电路包括电阻R、电感L和电容C，所述电阻R与所述电感L并联组成并联电路，所述电容C与所述并联电路串联；

所述电阻R用于消耗高频振荡的能量；所述电感L通过减少流向R的工频电流降低工频电流的消耗；所述电容C用于降低过电压上升速度；

所述电阻R、电感L和电容C组成二阶高通滤波器，用于滤除谐波。

进一步地，所述电阻R、电感L和电容C的取值满足如下条件：

且

其中，f₀为机车主变压器的自振频率。

具体地，由于当机车过分相产生过电压时，电感上电流不能突变，此时该装置与电网机车组成的回路方程为：

此方程临界值为：

当时：

此时，回路处于欠阻尼状态，不会出现振荡过电压。所以，在RLC抑制装置中R满足

同时，为防止与机车主变压器产生共振，所以还需满足公式：

进一步地，所述电阻R、电感L和电容C组成的二阶高通滤波器，其阻抗频率特性为：