[发明专利]一种晶闸管控制串联变压器型电气化铁道牵引网调压装置

说明书

技术领域

本发明属电气化铁道技术领域，具体地说，涉及一种晶闸管控制串联变压器型电气化铁道牵引网自动调压装置。

背景技术

由于运输量增长很快，我国不少既有电气化铁道存在牵引网电压偏低的问题，在大负荷情况下，供电臂末端列车电压甚至低于19kV，而电力机车和动车组的额定电压为25kV，电压降低将影响列车的功率发挥，19kV以下列车一般不能正常运行，甚至会造成停车事故。目前在牵引变电所普遍安装了并联电容补偿装置，个别牵引变电所还增设了自耦调压变压器，用于改善电压。并联电容补偿装置主要目的是补偿无功功率，提高功率因数，其对电压的改善能力有限，它仅能减少主变压器和高压电网中的电压损失，不能补偿牵引网上的电压损失。自耦调压变压器则存在设备容量大、运行损耗高和可靠性低的问题，未能推广应用。在我国偏远地区的电气化铁路上，牵引网电压偏低的问题比较普遍，由于向电气化铁路供电的电网薄弱，空载电压已提高到极限，接近29kV，但一旦铁路紧密发车，负荷较重时，电压降落得很厉害，影响线路运力发挥，因此迫切需要一种设备容量小、运行可靠、调压能力强的设备。

发明内容

本发明针对单相交流电气化铁道牵引网电压低的技术问题，提供一种采用晶闸管控制串联变压器(简称TCST)技术的牵引网自动调压装置，该装置可以安装在牵引变电所内的牵引馈线处，也可沿线路安装在牵引网的供电臂中部，该装置由计算机控制，通过实时检测牵引网电压和电流，控制双向晶闸管的开通和关断，调节串联到牵引网上的一个增量电压，从而达到调节牵引网电压的目的。

本发明的技术方案：

晶闸管控制串联变压器型牵引网自动调压器，由降压变压器、串联变压器、电抗器、双向晶闸管、控制器、电压互感器、电流互感器、断路器、隔离开关等组成，降压变压器一次侧接于牵引母线，二次侧有多个分接头，分别通过双向晶闸管、电抗器与串联变压器的一次侧绕组连接，串联变压器的二次侧绕组串接在牵引网中，由控制器通过电压互感器和电流互感器采集牵引网电压、电流信号，通过内置的电压控制逻辑，控制双向晶闸管的开通和关断，达到带负荷自动调整牵引网电压的目的；在串联变压器二次侧设有旁路隔离开关；在牵引母线侧和牵引网侧分别设有电流互感器，以实现电流差动保护。本发明的牵引网自动调压器可以安装在牵引变电所内，也可以安装在牵引网的供电臂中部。

本发明的有益效果：

通过降压变压器从牵引网上取一定幅值的电压，再通过串联变压器，把此电压串联到牵引网上，达到提高牵引网电压的目的。采用串联变压器方式，调压范围大、调压设备容量小；采用双向晶闸管投切降压变压器分接头，无暂态过程。本发明的牵引网自动调压器采用室外安装，正常运行中无机械运动部件，免维护，可靠性高。

附图说明

图1为晶闸管控制串联变压器型牵引网自动调压器的一个实施例。

具体实施方式

图1为晶闸管控制串联变压器型牵引网自动调压器的一个实施例。这个实施例中，T1为降压变压器，二次侧有2个(亦可以更多，本实施例为2个)分接头，分别与2个双向晶闸管V1、V2连接后和电抗器L1、L2支路相连，V0、V1、V2为双向晶闸管，L1、L2为电抗器，T2为串联变压器，QS1、QS2为隔离开关，QS3为双极隔离开关，QF为断路器，CT1、CT2为电流互感器，PT为电压互感器。当在牵引变电所内安装时，断路器QF、电流互感器CT1可借用馈线原有设备，电压互感器PT借用牵引母线原有设备。当在供电臂中部安装时，图1中的27.5kV牵引母线换成了电源侧接触网，它与串联变压器二次侧的接触网中间要插入绝缘电分段装置，可以是器件式的，也可以是锚段关节式的。

图1中，降压变压器T1一次侧额定电压取为27.5kV，二次侧2个抽头的电压分别为4kV和2kV，串联变压器T2变比为1∶1，一、二次侧绕组均按额定电压4kV设计。隔离开关QS2用于旁路目的，当对降压变压器、晶闸管检修时，可以打开双极隔离开关QS3，闭合隔离开关QS2；正常工作时，双极隔离开关QS3处于闭合状态，隔离开关QS2处于打开状态。设牵引母线电压为U(通过PT测得)，接触网电流为I(通过CT2测得)，晶闸管控制串联变压器型牵引网自动调压器共有3种工作状态。

状态2：双向晶闸管V2导通，双向晶闸管V1、V0关断，此时接触网端的电压为(1+4/27.5)U，流过电流互感器CT1的电流为(1+4/27.5)I；

状态1：双向晶闸管V1导通，双向晶闸管V2、V0关断，此时接触网端的电压为(1+2/27.5)U，流过电流互感器CT1的电流为(1+2/27.5)I；

状态0：双向晶闸管V0导通，双向晶闸管V2、V1关断，此时接触网端的电压为U，流过电流互感器CT1的电流为I。进行状态切换时，先让原先关断的双向晶闸管导通，再让原先导通的双向晶闸管关断，以状态2向状态1的切换为例，即先让双向晶闸管V1导通，再让双向晶闸管V2关断。双向晶闸管的导通与关断由控制器进行控制。控制器通过实时检测牵引网电压和电流，选择合适的工作状态，从而避免负荷电流导致牵引网电压过低的问题发生。电流互感器CT1和电流互感器CT2的电流信号同时送入控制器，控制器根据当前的工作状态实现电流差动保护，起到保护降压变压器、双向晶闸管和串联变压器等元件故障的功能。