电气化铁路防误送电的开关设计研究

摘要

《中长期铁路网规划》的公布预示着我国电气化铁路进入全新的黄金发展时期。电气化铁路的基础设施—接触网露天架设且无备用，工作环境恶劣，需要定期或不定期检修。接触网检修是高空、高危作业，现有主要的安全措施是挂接地线、开关设备联锁，若发生牵引变电所误送电事故，给检修中的线路的隔离开关合闸，将直接威胁作业人员的生命安全。为了弥补已有安全措施的不足，本文设计了一种基于双向90°转动的专用隔离开关构成的新型防误送电方案，通过实时检测接触网检修状态来判别线路的开关设备是否满足合闸条件。由于开关设备的合闸闭锁信号不受供电调度或变电所值班人员主观行为的影响，因此可避免人为因素造成的变电所误送电事故。
　　基于新型防误送电方案的工作原理，设计制作了专用隔离开关和电动操作机构，并对两者的结构组成、工作原理等进行详细论述。通过改进专用隔离开关的本体结构，将绝缘支柱排列由“三角形”变为“一字形”，提高了开关刀闸转动到位的准确性。基于“连续接触”模型，对隔离开关含铰间隙交叉四连杆传动机构建模，利用MATLAB编程分别计算单间隙、双间隙和四间隙机构的传动误差，得出误差值随铰间隙数量、数值的增加而增大。创新性地设计新型锥齿轮传动机构，根据隔离开关的工作环境选择锥齿轮的材料、精度，进行其他参数的计算，并利用蒙特卡洛法分析锥齿轮机构的传动精度，得出相比于交叉四连杆机构，锥齿轮机构可提高传动精度约99％以上。
　　制作防误送电专用隔离开关样机，产品已投入到神华准池铁路的部分牵引变电所应用，现场运行良好。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 选题背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文的主要内容

2 接触网检修防误送电方案

2．1 接触网检修与防误送电需求

2．2 接触网检修状态识别

2．3 新型防误送电方案

2．4 本章小结

3 防误送电专用隔离开关

3．1 专用隔离开关本体

3．1．1 开关本体组成

3．1．2 开关工作原理

3．1．3 开关布置安装

3．1．4 开关本体结构改进

3．2 专用隔离开关操作机构

3．2．1 机构组成及主要参数

3．2．2 机构工作原理

3．2．3 机构操作过程

3．3 本章小结

4 隔离开关传动机构

4．1 交叉四连杆传动机构

4．1．1 铰间隙建模

4．1．2 含间隙交叉四连杆机构模型

4．1．3 含间隙四连杆机构传动误差计算

4．2 新型锥齿轮传动机构设计

4．2．1 锥齿轮设计准则

4．2．2 齿根弯曲疲劳强度设计公式

4．2．3 锥齿轮设计流程图

4．2．4 锥齿轮材料、精度选择

4．2．5 锥齿轮模数及参数计算

4．3 锥齿轮机构传动精度分析

4．4 锥齿轮机构布置安装

4．5 本章小结

5 样机的调整与应用

5．1 样机的调整

5．1．1 开关调整

5．1．2 操作机构调整

5．2 样机的应用

5．3 本章小结

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

附录

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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