[發明專利]電氣化鐵道同相牽引供電系統

無效

• 申請號: 201010133853.4
• 申請日: 2010-03-25
• 公開（公告）號: CN101817316A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 劉平竹
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: B60M3/00
• 分類號: B60M3/00;H02M5/10
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 麻吉鳳;毛燕生

技術領域

本發明涉及電氣化鐵道同相牽引供電系統。

背景技術

單相交流系統具有結構簡單、成本低、運行維護費用低等優點， 所以在電氣化鐵路中普遍采用單相工頻交流電為電力機車供電。電 力機車作為大容量單相非線性負荷，通過牽引變壓器接入三相對稱 電力系統時，通常會向電力系統注入負序分量、諧波分量和無功分 量，這些分量將影響供電系統的電能質量和正常運行。所以電力系 統對其負載的三相對稱性有嚴格的指標要求，同時電力系統也要求 其負荷無功分量和諧波分量能控制在一定范圍內，以減少對系統的 危害。

為滿足電力系統對負荷三相對稱的要求，電氣化鐵道采用了相 序輪換分段分相供電方式。在鐵路沿線上，以每15-35km鐵路作為 一個供電區段，各個區段依次分別由電力系統中的不同相供電，各 區段之間設置30m左右的分相區段。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平衡。 但是在實際運行中，由于各區段牽引負荷的大小不可能隨時相同， 于是分相分段方式只能在一定程度上減輕了三相不平衡的影響，并 沒有從根本上解決不對稱運行問題。常常因不能滿足電力系統的要 求而被迫造成鐵路系統運行費用大幅提高。此外由于分段分相供電， 存在電分相裝置，當機車運行到一個供電區段末端過分相時，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。尤其在鐵路高速重載下，問 題尤為嚴重。

電力機車作為大容量單相非線性負荷，運行中會產生大量的諧 波，給電力系統造成極大“污染”，而現有的牽引變電系統并沒有防 止鐵路諧波進入電力系統的能力。還有由于電力機車重載和輕載運 行沒有規律，無功補償難度較大，整個鐵路負荷功率因素偏低，也 難于滿足電力系統對負荷的要求，從而造成鐵路系統運行費用大幅 提高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種電氣化鐵道同相牽引供電系統。基 于本發明，可以大大提高列車的運能，并且使電力機車這個大容量 諧波源給電力系統造成的諧波“污染”大為下降。

本發明提供了一種電氣化鐵道同相牽引供電系統，包括交-直- 交變壓變相裝置、饋線斷路器、網聯斷路器、接觸網、饋電線、回 流線和軌道。其中：所述交-直-交變壓變相裝置用于實現交流電-直 流電-交流電的轉換，將三相交流電源轉變為單相工頻電源，設置有 三相輸入端、第一輸出端和第二輸出端；所述交-直-交變壓變相裝置 的三相輸入端與三相交流電源相連接，所述第一輸出端通過回流線 與電氣化軌道相連接，所述第二輸出端通過饋電線及饋線斷路器與 接觸網相連接。

上述電氣化鐵道同相牽引供電系統，優選所述交-直-交變壓變相 裝置包括依次連接的換流變壓器、整流器、電感和逆變器，為電流 源型變頻器電源。

上述電氣化鐵道同相牽引供電系統，優選所述整流器為可控整 流器。

上述電氣化鐵道同相牽引供電系統，優選所述逆變器為PWM 逆變器。

另一方面，本發明還提供了一種電氣化鐵道同相牽引供電系統， 包括多個上述電氣化鐵道同相牽引供電系統，所述電氣化鐵道同相 牽引供電系統通過所述網聯斷路器與所述接觸網連接，并將所述鐵 軌連接。

本發明采用交-直-交變壓變相裝置，既保證了鐵路系統單相供 電的要求，同時又滿足電力系統對負荷三相對稱的要求，可以消除 牽引網電分相裝置，進而解決由于電分相帶來的一系列問題，大大 提高列車的運能。并且，通過控制交-直-交系統中的第一部分交-直 變換，可以大幅提高鐵路負荷在電力系統側的功率因素；而交-直- 交變壓變相裝置本身又有切斷了27.5KV側諧波與電力系統之間的通 路的能力，使電力機車這個大容量諧波源給電力系統造成的諧波“污 染”大為下降。

附圖說明

圖1為本發明電氣化鐵道同相牽引供電系統實施例的結構示意 圖；

圖2為圖1所示的實施例中，變壓變相裝置的結構示意圖；

圖3為本發明電氣化鐵道同相牽引供電系統另一實施例的結構 示意圖。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面 結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。