[實用新型]一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統

有效

• 申請號: 201420324552.3
• 申請日: 2014-06-17
• 公開（公告）號: CN203920466U
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 李群湛;易東;吳積欽;李亞楠;范紅靜;趙元哲
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B60M1/00
• 分類號: B60M1/00
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術領域

本實用新型涉及一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統，特別涉及干線鐵路運輸和城市軌道交通的工頻單相牽引供電領域。

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，決定了電氣化鐵路上普遍采用取自公用電網的工頻單相交流電為列車(牽引負荷)供電。為使單相的牽引負荷在三相公用電網中盡可能平均分配，電氣化鐵路采用輪換相序、分相分區供電的方案。分相分區處的相鄰供電區之間用分相絕緣器分割，形成電分相，也稱分相。這些分相卻又制約著電氣化鐵路優越性的良好發揮，因為分相將造成供電斷點，影響列車牽引功率的持續發揮，又是機械上的弱點，影響系統可靠性。

分相通常設在牽引變電所出口兩個供電臂的連接處和兩個牽引變電所之間的分區所處，或者說，通常情況下平均每個牽引變電所所轄范圍內有兩個分相。為防止電力機車帶電通過分相發生因燃弧而燒壞接觸網懸掛部件，甚至導致相間短路等事故，隨著列車速度的不斷升高，在司機無法手動進行退級、關輔助機組、分主斷路器、靠列車慣性駛過中性段、再合主斷路器、合輔助機組、進級恢復牽引功率來完成過分相的情況下，人們開發了自動過分相技術。自動過分相技術主要有地面開關自動切換過分相、車載自動過分相以及柱上自動過分相等幾種，但仍存在開關切換中列車通過電分相的暫態電氣過程，易產生較大的操作過電壓或過電流，造成牽引網與車載設備燒損等事故，甚至導致自動過分相操作失敗，影響供電可靠性和列車安全運行。因此，分相仍然是整個牽引供電系統中最薄弱的環節，是高速鐵路乃至整個電氣化鐵路牽引供電的瓶頸。

顯然，消除分相不良影響的根本舉措是取消分相。研究表明，采用同相供電技術可以取消變電所出口處的分相，采用新型雙邊供電技術可以取消分區所處的分相。同時也要注意到，牽引變電所實施同相供電取消分相的同時要治理負序，治理的程度以國標為準，而分區所實施雙邊供電的關鍵是降低由此產生的均衡電流，但降低到何種程度目前尚無標準可循，即是說，能否實施雙邊供電還待研究。因此，在一條線路長度給定的情況下，如何最大限度地延長供電臂長度，如把目前電氣化鐵路幾十公里的供電臂延長到200公里以上，也是避免或減少分相的有效舉措。換言之，牽引變電所實施同相供電取消了其出口處的分相，如果左右兩個供電臂的長度大于線路長度，則線路上就不再設置分相；如果牽引變電所實施同相供電后左右兩個供電臂的長度小于線路長度，則線路上還要設置一個分相。另一個因素是省級電網，如果不允許鐵路跨省用電，則鐵路跨省界處必須設置分相。

最大限度地延長供電臂長度還有利于實現缺電或無電地區的鐵路電氣化，如青藏高原。

本實用新型提出一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統，就是為了最大限度地延長供電臂長度，避免或減少分相，使交通運輸更為順暢。

隨著材料和制造技術的進步，同軸電纜成本顯著下降，這為本專利的實施奠定了經濟基礎。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統，主要用于干線鐵路運輸和城市軌道交通的工頻單相牽引供電領域，最大限度地延長供電臂長度，避免或減少分相，使交通運輸更為順暢。

本實用新型解決其技術問題，所采用的技術方案為：一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統，由中心牽引變電所、同軸電纜、牽引變壓器和接觸網、鋼軌、斷路器等構成，其中，同軸電纜由內導體、內絕緣、外導體、外絕緣等組成，牽引變壓器為單相接線；中心牽引變電所連接同軸電纜；同軸電纜和接觸網平行架設；牽引變壓器原邊繞組并接于同軸電纜的內導體和外導體之間，牽引變壓器次邊繞組并接于接觸網和鋼軌之間，其中，連接同軸電纜內導體的一端和連接接觸網的一端為同名端；牽引變壓器按一定間隔沿同軸電纜和接觸網分布；通過相鄰的牽引變壓器把同軸電纜內導體與接觸網并聯，把同軸電纜外導體與鋼軌并聯；電氣列車在接觸網與鋼軌之間受電。

中心牽引變電所SS以上歸電網管理，中心牽引變電所SS及其同軸電纜供電系統歸鐵路管理。

本實用新型的工作原理是：在接觸網與鋼軌之間運行的電氣列車的電力主要由其最近的牽引變壓器供給；牽引變壓器由同軸電纜供電；同軸電纜通過中心牽引變電所從公用電網取得電力；同軸電纜的電壓等級高于接觸網的電壓等級，供電能力更強，供電距離更長。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

一、本實用新型的供電能力和電壓水平主要由同軸電纜決定，因此，適于同軸電纜與接觸網各種電壓等級的匹配方式。如電氣化鐵路可以選用110kV同軸電纜和27.5kV接觸網；地鐵、輕軌等城市軌道交通可以選用35kV同軸電纜和1.1～3.5kV接觸網等。