[發(fā)明專利]一種電氣化鐵道無分相貫通供電系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 2010-03-12
• 公開（公告）號: CN101746282A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 李群湛;陳民武;解紹鋒;周福林;劉煒;張麗;張麗艷;易東;郭鍇
• 申請（專利權(quán)）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 51208
• 代理人: 陳樹明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電氣化鐵道供電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電氣化鐵道供電系統(tǒng)為保證公用電力系統(tǒng)的平衡，減少負序和無功，牽引變電所的牽引變壓器必須采取三相進線、輪流換相輸出，相應的牽引變壓器多采用三相-二相結(jié)構(gòu)。當牽引變電所中采用三相-二相平衡牽引變壓器時，變壓器的兩輸出相α相和β相，分別向上行和下行的供電臂供電，有利于實現(xiàn)供電的平衡，減少負序的影響。變電所內(nèi)由α相到β相的轉(zhuǎn)換由電分相環(huán)節(jié)實現(xiàn)。同時，如果相鄰變電所的相鄰供電臂的相位也不相同，則需要在兩變電所之間的分區(qū)所內(nèi)也設置有分相環(huán)節(jié)，總之，在鐵路沿線每隔約30km設有一個分相環(huán)節(jié)，因此機車在運行時要不斷地過分相。

通常機車過分相的過程是：當機車運行到分相環(huán)節(jié)處，機車受電弓需要先與α相供電臂斷開，進入到中性段，然后再由中性段進入到β相。

過分相過程的存在給鐵路運輸帶來了一系列的問題：

一、大多數(shù)的過分相操作，均有一個斷電過程，在中性段機車是依靠慣性運行，從而使列車在短時間內(nèi)失去動力，速度降低，在長大坡道和出站地段，影響更大；尤其對于高速、重載運輸機車，甚至可能造成列車非正常停車。

二、在高速運行條件下，自動過電分相裝置雖然不需要人工的干預，但因工作電壓高、轉(zhuǎn)換動作頻繁，使其準確性和可靠性不高，也嚴重影響機車的安全運行。

總之，現(xiàn)有電氣化鐵路供電系統(tǒng)中的過分相環(huán)節(jié)的存在，直接影響了電氣化鐵路的安全高速運行；更是高速重載運輸發(fā)展的瓶頸所在，是一個急待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種電氣化鐵道無分相貫通供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實現(xiàn)同一供電網(wǎng)內(nèi)的鐵路全線連通，無分相貫通供電，簡化了工程設計，節(jié)省了投資和維護費用；保證了列車的高速、穩(wěn)定、安全運行，尤其適用于高速、重載鐵路使用。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案為，一種電氣化鐵道無分相貫通供電系統(tǒng)，其組成是：

牽引變電所內(nèi)的牽引變壓器為三相-兩相平衡變壓器，各牽引變電所的三相-兩相平衡變壓器的原邊三相均與同一公用電網(wǎng)的三相對應相連，潮流控制器連接在三相-兩相平衡變壓器的兩輸出相之間，兩輸出相中的一相的為機車供電；且各牽引變電所均用同一相為機車供電；

所述的潮流控制器由單相隔離變壓器一、電壓源型逆變器一、直流耦合電容、電壓源型逆變器二和單相隔離變壓器二依次相連組成。

本發(fā)明的工作原理是：

一、本發(fā)明在三相-兩相平衡變壓器的低壓側(cè)兩輸出相之間連接潮流控制器，并由任意一輸出相為機車供電。通過潮流控制器(PFC)的作用，實現(xiàn)單相供電的同時取消了牽引變電所左、右供電臂之間的分相環(huán)節(jié)。此外，潮流控制器的引入進一步減小了牽引供電系統(tǒng)產(chǎn)生的負序和無功功率，改善了電網(wǎng)電能質(zhì)量。

二、本發(fā)明對鐵路沿線的各牽引變電所由同一公用電網(wǎng)供電，并且所有牽引變電所的三相-二相平衡變壓器、潮流控制器的結(jié)構(gòu)和連接方式均相同，并由同一輸出相為機車供電，因此，各牽引變電所的供電相位均相同，從而將相鄰牽引變電所之間分區(qū)所內(nèi)的分相環(huán)節(jié)取消，將二者直接連通；同時取消電分相，也不會造成較大的穿越功率，從而使交流電氣化鐵道在同一供電網(wǎng)內(nèi)，徹底無分相，全線貫通供電。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

同一供電網(wǎng)內(nèi)的電氣化鐵路全線無分相貫通，簡化了工程設計，節(jié)省了投資和運行、維護費用。常規(guī)牽引供電方式中，由于相鄰牽引變電所是由中間分相環(huán)節(jié)分開的，一個牽引變電所只能給其供電區(qū)間(大約30km)內(nèi)的電力機車供電，由于列車運行的不均衡性，同一時段各供電區(qū)間上運行的列車數(shù)量有多有少，導致牽引所內(nèi)包括牽引變壓器在內(nèi)的主設備容量必須留有較大的余量，從而使牽引變壓器等主設備的成本增加；特別是在高速重載運輸條件下，更增加了牽引變壓器等主設備的制作難度。而貫通供電方式下，線路上的所有機車由沿線所有牽引變電所供電，因此變電所內(nèi)包括牽引變壓器在內(nèi)的主設備容量可以選擇較小，降低了制作難度和設備成本，同時也節(jié)省了投資和運行費用，特別是固定容量電費支出。

在貫通供電方式下，列車不再頻繁地過分相，從而不會不斷地由于過分相而減速，尤其是列車重載運輸時，也不會由于分相所引起的速度降低甚至于停車，可以保證列車以及重載列車的高速、平穩(wěn)運行。同時，由于取消了所有的分相環(huán)節(jié)，避免了分相環(huán)節(jié)由于頻繁開斷易出故障的缺陷，列車運行更安全。

上述的三相-兩相平衡變壓器(T)為Scott變壓器、阻抗匹配平衡變壓器或YN，vd接線平衡變壓器。

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的描述。

附圖說明