[發明專利]一種電氣化鐵路柔性牽引供電方式及其裝置

有效

• 申請號: 201210165708.3
• 申請日: 2012-05-25
• 公開（公告）號: CN102887082A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 周福林;李群湛;郭鍇;解紹鋒;李子晗;易東;余俊祥;賀建閩;劉煒;陳民武;張麗艷;郭蕾;馬慶安
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B60M1/00
• 分類號: B60M1/00;H02M5/10
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張澎

所屬技術領域

本發明屬于電氣化鐵路供電設備，具體是電氣化鐵路牽引供電系統運行方式技術領域。

背景技術

電氣化鐵路的運輸需求遠、近期的運輸需求波動大，一般近期運輸需求小，遠期運輸需求大。運輸需求還受區域經濟、宏觀經濟等多方面影響，導致電氣化鐵路的運輸需求具有一定的波動性。然而，目前的鐵路牽引供電系統運行方式在適應鐵路運輸需求波動性方面尚存在不足。若按照近期運輸需求設計，則對于中遠期的運輸需求難以適應，改造成本較大；若按照中、遠期運輸需求設計，則導致近期的一次性投資和運行費用較大。

以京滬高速鐵路為例說明。按照京滬高速鐵路中遠期三分鐘追蹤間隔的運輸需求，牽引供電系統需采用大容量變壓器(63MVA——100MVA)和AT供電方式，如圖2-(a)所示的2×27.5kV?AT供電方式。為進一步提高線路供電能力，提高變壓器的利用率，也可采用55kV?AT供電方式，如圖2-(b)。然而，對于近期的運輸需求而言，實際需求的系統容量遠小于系統的設計容量，實際運行表明，牽引變壓器的負荷不到牽引變壓器設計容量的50％，采用小容量變壓器和帶回流線的直接供電方式(如圖3)即可滿足系統運行要求。

電力系統對電氣化鐵路這類大容量負荷采取兩部電價制，即電費由電價電費和基本電費構成，其中電價電費按照實際消耗電能收取，基本電費按照變壓器的實際安裝容量收取。由于采用大容量變壓器，導致每年增加大量基本電費。如京滬高速鐵路全線牽引變壓器安裝容量約1800MVA，每年需繳納的基本電費約5.4億元，近期按照減少50％的牽引變壓器安裝容量計算，每年可節省基本電費2.7億元。

為適應中遠期需求，京滬高速鐵路近期即采用AT供電方式，需設約60個自耦變電所，按照每個自耦變電所1000萬元計算，一次投資需6億元，若采用直接供電方式則可至少節省初期6億元一次投資，還節省大量的自耦變電所運行費用.

鑒于電氣化鐵路變化的運輸需求，一種具有柔性供電能力的牽引供電系統，以滿足不同時期的供電需求，對實現電氣化鐵路的經濟運行、減少一次投資具有重要意義。

發明內容

鑒于現有技術的以上缺點，本發明的目的是，提供一種具有柔性供電能力牽引供電系統，使之具有可根據具體的使用要求，有選擇地提供經濟運行的實體配置。

本發明的目的是通過如下的手段實現的。

一種電氣化鐵路柔性牽引供電方式，其特征在于：牽引供電系統由三繞組牽引變壓器、接觸網T線、接觸網F線和軌道R，自耦變壓器、設置在所述三繞組牽引變壓器的抽頭連接開關：kT1、kT2、kT3、kT、kR、kF、kAT1、kAT2和連接在接觸網T線與接觸網F線的接觸網連接開關k1、k2、……kn構成；通過對開關的選通實現系統連接方式的變化，實現：帶加強線單繞組直接供電方式、帶加強線雙繞組并聯直接供電方式、變壓器中間抽頭式Vx接線2×27.5kV?AT供電方式、變壓器中間無抽頭55kV?AT供電方式，形成具有不同供電能力的牽引供電系統。

本發明的目的還在于，為以上的運行方式提供實施裝置。

采用本發明可實現柔性牽引供電：運行初期可采用直接供電方式，減少投入變壓器容量；遠期可采用AT供電方式，增加投入變壓器容量，實現牽引供電的靈活控制和經濟運行，即：

通過開關切換，形成柔性供電方式，即提供可轉換的大容量AT供電方式和小容量的直接供電方式，可根據運輸需求變換，提供相適應的供電方式。

一、通過開關切換，提供可變換的牽引變壓器投入容量，近期采用單繞組直接供電方式，遠期可采用雙繞組并聯直接供電方式或AT供電方式，節省初期的基本電費和一次投資。

二、直接供電方式下，負饋線與接觸線相并聯，減少了系統阻抗，相對于一般的直接供電方式，提高了供電能力。

三、AT供電方式下，軌道與牽引變壓器中間抽頭懸空，可提高牽引變壓器繞組利用率和供電能力。

附圖說明：

圖1為既有技術2×27.5kV?AT供電方式圖。

圖2為既有技術55kV?AT供電方式圖。

圖3為既有帶回流線的直接供電方式圖。

圖4為本發明的系統總體布置圖。

圖5為本發明實施例帶加強線單繞組直接供電方式圖。

圖6為本發明實施例帶加強線雙繞組并聯直接供電方式圖。

圖7為本發明實施例變壓器中間抽頭式Vx接線AT供電方式圖。

圖8為本發明實施例變壓器中間無抽頭式55kV?AT供電方式圖。

具體實施方式