[發(fā)明專利]一種用于電氣化鐵道的柔性同相供電方法及其裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611178346.6
• 申請(qǐng)日: 2016-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN106740283A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李冠中;王天舒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 李冠中;王天舒
• 主分類號(hào): B60M3/00
• 分類號(hào): B60M3/00;B60M3/04
• 代理公司: 天津盛理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司12209
• 代理人: 董一寧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于電氣化鐵道的柔性同相供電方法及其裝置，該方法及裝置用于27.5kV以上50HZ和60HZ單相供電領(lǐng)域的同相供電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的電氣化鐵道采用單相27.5kV牽引供電系統(tǒng)，由變電所經(jīng)過(guò)接觸網(wǎng)供電臂向電力機(jī)車或動(dòng)車組供電，兩個(gè)相鄰供電臂往往相位不同，不能連接在一起進(jìn)行同相供電，因此，必須在兩個(gè)相鄰供電臂之間設(shè)置一個(gè)分相區(qū)，分相區(qū)實(shí)際上由一段接觸網(wǎng)中性段，和中性段兩側(cè)的斷口組成，兩個(gè)斷口分別是入段斷口和出段斷口，通過(guò)這兩個(gè)斷口，把中性段兩側(cè)的供電臂隔離開。中性段長(zhǎng)度一般有四百米至五百米。電力機(jī)車從分相的一側(cè)接觸網(wǎng)供電臂滑行至中性段的入段斷口，再?gòu)娜攵螖嗫谶M(jìn)入中性段，再經(jīng)過(guò)出段斷口離開中性段并到達(dá)另一側(cè)接觸網(wǎng)供電臂的過(guò)程，叫過(guò)分相。機(jī)車或高速動(dòng)車組是通過(guò)在機(jī)車或動(dòng)車頂部的受電弓與接觸網(wǎng)接觸中獲得能量的，機(jī)車行走過(guò)程中，受電弓也隨著機(jī)車滑行并始終與接觸網(wǎng)接觸，因此能夠連續(xù)不斷地從接觸網(wǎng)上取流，如果在機(jī)車帶負(fù)荷情況下，受電弓從帶電部分接觸網(wǎng)供電臂向不帶電的中性段滑行時(shí)，受電弓在逐步離開帶電部分的過(guò)程中，就會(huì)導(dǎo)致受電弓與帶電之間出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，這種電弧會(huì)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生很大熱量，甚至燒斷接觸網(wǎng)，造成事故，這種情況叫做機(jī)車帶負(fù)荷闖分相，相反，如果機(jī)車不帶負(fù)荷過(guò)分相時(shí)，因?yàn)樾尾怀呻娏骰芈罚筒粫?huì)出現(xiàn)上述拉弧現(xiàn)象。

為了解決此問題，可以采用同相供電技術(shù)，即在牽引變電所設(shè)置交-直-交相位固定變換裝置，使得其中的一個(gè)變電所的相位和相鄰變電所的相位一致，也就是說(shuō)，兩個(gè)相鄰供電臂往往相位不同相同了，這樣，就不需要分相區(qū)了，該方法原理簡(jiǎn)單易懂，但由于變電所要向多輛機(jī)車供電，容量很大，占地面積大，對(duì)現(xiàn)有電氣化牽引供電系統(tǒng)的改造大，造價(jià)非常昂貴，國(guó)外只有德國(guó)有低頻的固定式同相供電系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的就在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，而提供一種可降低工程造價(jià)的用于電氣化鐵道的柔性同相供電方法。

本發(fā)明的另一目的是提供上述用于電氣化鐵道的柔性同相供電方法所用的裝置。

如上構(gòu)思，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于電氣化鐵道的柔性同相供電方法，其特征在于：在兩個(gè)相鄰的牽引變電所設(shè)置分相區(qū)且在分相處設(shè)置一套柔性相位變換裝置，該裝置的電源取自其中一側(cè)牽引變電所的供電臂或取自外部電源，柔性相位變換裝置的輸出向中性段供電；柔性相位變換裝置輸出與機(jī)車的位置有關(guān)，在機(jī)車進(jìn)入中性段前，使得中性段的相位與機(jī)車后面的接觸網(wǎng)供電臂相位一致，當(dāng)機(jī)車進(jìn)入中性段后，柔性相位變換裝置的輸出在每個(gè)周波增加一個(gè)相位角，這樣，經(jīng)過(guò)幾個(gè)周波的變換，逐步使中性段的相位變換成機(jī)車前進(jìn)方向的接觸網(wǎng)供電臂的相位。

上述用于電氣化鐵道的柔性同相供電方法所用的裝置，牽引變電所1(1)經(jīng)饋線斷路器(4)向接觸網(wǎng)供電臂(6)供電，牽引變電所2(2)經(jīng)饋線斷路器(5)向接觸網(wǎng)供電臂(7)供電，接觸網(wǎng)供電臂(6)經(jīng)分段絕緣器(10)與中性段(14)相連，供電臂(7)經(jīng)分段絕緣器(11)與中性段(14)相連，其特征在于：接觸網(wǎng)供電臂(6)上連接監(jiān)測(cè)裝置(8)用于監(jiān)測(cè)供電臂(6)的電流和電壓信號(hào)，接觸網(wǎng)供電臂(7)上連接監(jiān)測(cè)裝置(9)用于監(jiān)測(cè)供電臂(7)的電流電壓信號(hào)；柔性相位變換裝置(3)經(jīng)過(guò)斷路器(12)與接觸網(wǎng)供電臂(6)相連并經(jīng)斷路器(13)與中性段(14)相連，中性段(14)連接有一臺(tái)單相電壓傳感器(37)用于監(jiān)測(cè)中性段(14)的電壓；

所述柔性相位變換裝置(3)由輸入電流互感器(34)、輸入整流變壓器(32)、交直交移相模塊(31)、電抗型升壓輸出變壓器(33)、電抗器(35)、電阻(30)以及控制裝置組成；上述斷路器(12)經(jīng)過(guò)輸入電流互感器(34)連接至輸入整流變壓器(32)的原邊一端，而輸入整流變壓器(32)的原邊另一端和鋼軌(25)連接；所述輸入整流變壓器(32)的次邊連接至交直交移相模塊(31)的輸入端，交直交移相模塊(31)的兩個(gè)輸出端連接至電抗型升壓輸出變壓器(33)原邊的兩個(gè)輸入端，電抗型升壓輸出變壓器(33)的次邊的一端連接至電抗器(35)的輸入端，次邊的另一端與鋼軌(25)連接；所述電抗器(35)和一臺(tái)電阻(30)的并聯(lián)后形成的輸出端(B)與斷路器(13)輸出端連接，可以向中性段(14)的負(fù)載供電；