[實用新型]一種電氣化鐵道同相牽引供電系統

無效

• 申請號: 200720081567.1
• 申請日: 2007-10-22
• 公開（公告）號: CN201077368Y
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: 李群湛;賀建閩;易東;解紹鋒;郭鍇;余俊祥;馬慶安;張麗;郭蕾;張麗艷
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B60M3/00
• 分類號: B60M3/00
• 代理公司: 成都博通專利事務所
• 代理人: 陳樹明

技術領域

本實用新型涉及一種電氣化鐵道牽引同相供電系統。

背景技術

單相系統所具有的結構簡單、建設成本低、運用和維護方便等優點，決定了在電氣化鐵路普遍采用單相工頻交流電為鐵路機車供電。而電力系統希望所有的負載都從電網取用三相對稱的基波電流，以充分利用設備，線路的容量，減少無功電流和諧波電流對系統的危害。為滿足該要求，電氣化鐵道采用相序輪換、分段分相供電的方案，在鐵路沿線每20-25km作為一個供電區段，各個區段依次分別由電網中的不同相供電，各區段之間設置30m左右的分相區段，并由分相裝置進行分相。當各相分別供電的區段上運行的機車負荷相同時，就可使電力系統在大的范圍內三相負荷的平衡。

但是，由于各區段的牽引負荷的大小不可能隨時相同，分相分段方案只是在一定程度上減輕了三相不平衡的影響，沒有從根本上解決鐵路負荷單相用電對整個公用電網的影響。電氣化鐵道由于影響電能質量的問題，被迫修改設計方案，增大投資，處境被動的情況時有發生。

同時，由于電分相裝置的存在，當機車運行到一個供電區段末端時，必須經過退級、斷電等一系列復雜的操作，滑行到下一個區段再逐項恢復正常運行，這既增加了機車操作的復雜程度，同時又嚴重制約了機車運行速度的提高和牽引力的發揮。

對于我國現行的狀態而言，急需發展高速重載鐵路。現有的分段分相的機車牽引供電系統在實現高速、重載機車牽引時，更加不適應，主要表現在：

高速和重載運輸要求機車受電弓平滑連續受流，而分相環節的存在，使受電弓上的電流時斷時續，這大大影響了機車的運行速度。同時分相環節也是整個系統中最薄弱的環節之一。雖然有自動過分相裝置，但因其電壓高、轉換動作頻繁，其準確性和可靠度都存在嚴重問題，還不能完全解決電分相對機車運行的不利影響。

高速、重載運輸都需要大容量供電，為滿足國家標準中電力系統對電氣化鐵道以負序為突出的電能質量的限制指標，原有分相供電方式所使用的無功補償技術已無法適應。若在牽引變電所采用可調對稱補償技術，即使在機車上使用交-直-交的電源(不計其無功和諧波)，因容量更大，負序更為突出，技術和經濟上均難達到理想狀態。

我國將建設的高速鐵路可能是高、中速混跑模式，若出現交-直-交電源的機車與交-直電源的機車混用局面，除負序外，無功和諧波仍然存在，電能質量不能改善，制約了鐵路與電力雙方的發展。

實用新型內容

本實用新型的目的就是提供一種電氣化鐵道同相牽引供電系統，該系統能實現鐵路全線同相供電而無需分相，且供電電壓穩定，保證機車的高速、穩定運行，尤其適用于高速、重載鐵路使用；該系統同時能消除鐵路牽引負荷對公用電網電能的負序、無無功和諧波影響，成本低、實施方便。

本實用新型解決其技術問題，所采用的技術方案為：

一種電氣化鐵道同相牽引供電系統，其結構特點是：牽引變壓器為YNd11接法的三相變壓器，該變壓器的YN接法的三個原邊三相接高壓公用電網，該變壓器d接法的低壓側三個端子與潮流控制器的三個電流輸出端相連，且其中的兩個端子同時連接電氣化鐵道接觸網。

本實用新型的工作原理是：將公用高壓電網上的三相高壓電，經YNd11接法的牽引變壓器變換后，其低壓側的兩個端子接到鐵道接觸網，向電力機車供電，實現單相供電。同時由于牽引變壓器的低壓側的三個端子連接潮流控制器的電流輸出端，由潮流控制器的電流檢測與脈寬調制控制器對牽引變壓器次邊輸出的三相電流和鐵道接觸網上流過的電流進行檢測、運算，確定潮流控制器的三個電流輸出端的輸出電流大小，從而在保證鐵道接觸網單向供電的同時，也保證牽引變壓器次邊三相電流對稱且沒有諧波。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

一、鐵路線上所有使用本實用新型的變電所均輸出同一個單相電壓給鐵道機車供電，這樣整個鐵路線上無需采用相序輪換、分相分段供電，從根本上避免了電分相環節；既使機車運行可靠，又使機車能夠高速、穩定運行，尤其適用于重載、高速列車。

二、由潮流控制器對牽引變壓器次邊的電流進行補償，保證索引變壓器次邊三相電流對稱且沒有諧波，從而實現鐵路牽引負荷從公用電網上三相對稱取電，避免了原分相取電產生負序電流，嚴重影響電網電能質量的問題；消除鐵路牽引負荷的大量無功成分與諧波對公用電網電能質量的影響，使鐵路和電力系統的經濟與安全可靠運行得到保證。