[發明專利]電氣化鐵路的模式切換系統及其模式切換方法

有效

• 申請號: 202010423893.6
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111697598B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 吳傳平;熊蔚立;劉毓;孫易成
• 申請（專利權）人: 國網湖南省電力有限公司;國網湖南省電力有限公司防災減災中心;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/26
• 分類號: H02J3/26;H02G7/16
• 代理公司: 北京開陽星知識產權代理有限公司 11710
• 代理人: 安偉

本公開涉及一種電氣化鐵路的模式切換系統及其模式切換方法，模式切換系統包括牽引交流變壓器，用于將公用高壓電網的三相高壓交流電降壓至設定三相高壓交流電；交流/直流變換器，與牽引交流變壓器連接，用于將設定三相高壓交流電變換為高壓直流電；第一切換開關、牽引供電電路和融冰電路，交流/直流變換器分別與牽引供電電路和融冰電路連接，第一切換開關控制高壓直流電流經牽引供電電路以控制模式切換系統進入牽引供電模式，或者控制高壓直流電流經融冰電路以控制模式切換系統進入直流融冰模式。通過本公開的技術方案，消除了傳統電氣化鐵路交流牽引供電系統存在的不平衡和過分相的問題，可融化牽引導線上的覆冰，保證了牽引供電網的安全。

技術領域

本公開涉及電氣化鐵路技術領域，尤其涉及一種電氣化鐵路的模式切換系統及其模式切換方法。

背景技術

電氣化鐵路是國民經濟發展的大動脈，是國家發展戰略的重要組成部分之一。電氣化鐵路機車負荷具有單相供電、非線性、沖擊性等特殊性，會導致電氣化鐵路牽引供電網存在不平衡、諧波、無功等電能質量問題，而不平衡問題引起的負序電流會造成變壓器容量大量閑置，容量得不到有效利用。

針對電氣化鐵路存在的不平衡、諧波和無功等電能質量問題，目前使用的電能質量補償方法中，需要用到補償裝置包括例如平衡牽引變壓器、鐵路功率調節器及其改進結構或者靜止無功補償裝置等，但這些補償裝置存在所需容量大以及成本較高的問題。另外，為了緩解電氣化鐵路機車負荷所帶來的不平衡問題，輪換相序接入方法在牽引供電系統普遍采用，但當機車通過電分相中性段時，必然要經歷一個從有電到無電再到有電的過程，帶來過電壓及過電流的問題，嚴重影響高速或者重載列車運行的安全性和可靠性。

另外，除了電能質量問題，電氣化鐵路牽引供電網線路在冬季易發生覆冰，覆冰會加重導線受力，可能引起牽引供電導線斷裂，且牽引網線路覆冰會影響機車受電，威脅列車的安全運行。因此，電氣化鐵路的電能質量、過分相問題和覆冰問題成為制約電氣化鐵路安全運行和發展的瓶頸。

發明內容

為了解決上述技術問題或者至少部分地解決上述技術問題，本公開提供了一種電氣化鐵路的模式切換系統及其模式切換方法，消除了傳統電氣化鐵路交流牽引供電系統存在的不平衡和過分相的問題，利用轉換后的高壓直流電可融化牽引導線上的覆冰，避免倒塔斷線，保證了牽引供電網的安全。

第一方面，本公開提供了一種電氣化鐵路的模式切換系統，包括：

牽引交流變壓器，用于將公用高壓電網的三相高壓交流電降壓至設定三相高壓交流電；

交流/直流變換器，與所述牽引交流變壓器連接，用于將設定三相高壓交流電變換為高壓直流電；

第一切換開關、牽引供電電路和融冰電路，所述交流/直流變換器分別與所述牽引供電電路和所述融冰電路連接，所述第一切換開關用于控制所述高壓直流電流經所述牽引供電電路以控制所述模式切換系統進入牽引供電模式，或者控制所述高壓直流電流經所述融冰電路以控制所述模式切換系統進入直流融冰模式。

可選地，所述牽引交流變壓器的原邊與所述公用高壓電網連接，所述交流/直流變換器的三相輸入端與所述牽引交流變壓器的副邊連接。

可選地，所述交流/直流變換器的直流側輸出端正極與牽引供電導線連接，所述牽引供電導線通過所述第一切換開關與所述牽引供電電路的輸入端正極連接；

所述交流/直流變換器的直流側輸出端負極與鐵軌連接，所述鐵軌與所述牽引供電電路的輸入端負極連接。

可選地，所述牽引供電電路包括降壓變換器和直流/交流逆變器。

可選地，所述降壓變換器的輸入端正極作為所述牽引供電電路的輸入端正極，所述降壓變換器的輸入端負極作為所述牽引供電電路的輸入端負極，所述降壓變換器與所述直流/交流逆變器連接，所述直流/交流逆變器與電力機車的電機連接，所述降壓變換器為直流/直流變換器。